Forest condition monitoring in Finland, National Report 2001.

Rautjärvi, Heli, Ukonmaanaho, Liisa & Raitio, Hannu (toim./eds.). 2002
Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 879. 117 p.
[ISBN 951-40-1865-6]
[Maksuton, toimituskulut 5 eur] Tilaa tiedonanto

Asiasanat:

ICP-Forests, elinvoima, harsuuntuminen, ilman epäpuhtaudet, ilmastotekijät, karike, kasvu, kuusi, laskeuma, mänty, neulasanalyysi, pintakasvillisuus, ravinne, värioireet/ICP-Forests, Norway spruce, Scots pine, air pollutants, climatic factors, defoliation, deposition, discol

Sisällys:

Tiivistelmä:

Suomen tausta-alueiden ilmanlaadun seurantatulokset ovat vuodelta 2000. Metsien terveydentilan laaja-alaisen seurannan (taso I) havaintoaloilla arvioitiin latvuskuntoa vuonna 2001. Metsäekosysteemien intensiivisen seurannan (taso II) havaintoaloilla tehdyn laskeuman seurannan sekä latvuskunnon ja aluskasvillisuuden kartoitusten tulokset kertovat vuoden 2000 tilanteesta. Maaveden laadun seuranta intensiivisen seurannan havaintoaloilla (taso II) kattaa ajanjakson 1998–2000 ja fenologinen seuranta on tehty vuonna 2001. Lisäksi kerrotaan metsätuhoista vuonna 2001 ja kesäkuussa 2001 järjestetystä metsien kunnon arvioinnin kalibrointikurssista sekä neulasjälkimenetelmän periaatteesta. Vuodesta 1996 lähtien talvikuukausien keskilämpötilat ovat olleet pitkäaikaisia keskiarvoja (1961–1996) korkeampia eikä vuosi 2000 tehnyt poikkeusta. Myös syksy oli varsin lämmin ja Lappiinkin tuli kunnon lumipeite vasta vuoden lopussa. Sademäärä on lisääntynyt varsinkin talvella ja lämpötilan nousun vuoksi talviaikaiset sateet tulivat yhä useammin vetenä. Vuonna 2000 kesän ja syksyn sademäärät olivat normaaliarvoihin verrattuna korkeammat useilla paikkakunnilla. Suomen tausta-alueilla useiden ilman epäpuhtauksien pitoisuudet vaihtelevat vuodenaikojen mukaan johtuen ilmastosta. Viime vuosien aikana ilman primääriepäpuhtauksien pitoisuudet ja happamoittavien yhdisteiden laskeumat ovat vähentyneet merkittävästi päästörajoitussopimusten vaikutuksesta. Happamoittavien yhdisteiden ja eräiden raskasmetallien laskeuma pienenee selvästi etelästä pohjoiseen. Happamoittava laskeuma oli vuonna 2000 alempi kuin vuosien 1987–1996 keskimääräinen arvo. Ilman kaasumaisten yhdisteiden pitoisuudet ovat vähentyneet vuodesta 1985 lähtien. viimeisten kymmenen vuoden aikana lasku on ollut voimakkaampaa talvella ja suurin muutos mitattiin Lounais-Suomessa. Pohjoisimmassa osassa maata sekä Koillis-Suomessa pitoisuuksien väheneminen oli vähäisintä. Happamoittavien ja rehevöittävien yhdisteiden, emäskationien, kloridin sekä liukoisen orgaanisen hiilen (DOC) laskeumaa seurattiin vuonna 2000 kahdeksassa kuusikossa ja kahdeksassa männikössä sekä niiden viereisillä avoimilla paikoilla. Sulfaattirikin laskeuma oli Suomessa alhainen verrattuna moniin alueisiin Keski-Euroopassa ja väheni sekä avoimella paikalla että metsikkösadannassa Etelä-Suomesta Pohjois-Suomeen. Kuusen latvukset lisäsivät metsikkösadannan SO4-laskeumaa enemmän kuin männyn latvukset sadeveden kulkiessa latvuskerroksen läpi. Myös typpilaskeuma oli Suomessa Keski-Eurooppaan verrattuna alhainen. Ammonium-, nitraatti- ja kokonaistyppilaskeuma vähenivät sadeveden kulkiessa latvuskerroksen läpi kaikilla kuusi- ja mäntykohteilla Uudenkaarlepyyn kohdetta lukuunottamatta. Liukoisen orgaanisen hiilen (DOC) laskeuma väheni metsikkösadannassa siirryttäessä eteläisiltä tutkimuskohteilta Pohjois-Suomeen, mikä kertoo ilmastollisten tekijöiden tärkeydestä hiilen kierrossa. Metsien terveydentilan laaja-alaisen seurannan (Taso I) mukaan harsuuntumattomien mäntyjen (0–10 %) osuus pieneni ja lievästi harsuuntuneiden mäntyjen (10–25 %) osuus kasvoi hieman vuoteen 2000 verrattuna. Kaikilla puulajeilla yli 25 % harsuuntuneiden puiden osuus väheni lievästi. Keskimääräinen harsuuntumisaste on kaikilla puulajeilla pysynyt viime vuosina melko vakaana, männyllä se oli vuonna 2001 9 %, kuusella 19 % ja lehtipuilla 12 %. Ilman epäpuhtauksien ja neulaskadon välillä ei vuonna 2001 havaittu merkitsevää yhteyttä. Sienitaudeista versosurmaa esiintyi männyllä runsaammin kuin vuosikymmeneen ja ruostetaudit olivat yleisiä koko maassa, sen sijaan vakavia hyönteistuhoja ei todettu. Hirvituhoja arvioitiin esiintyneen noin viidenneksellä taimikkopinta-alasta ja myyräkannat kääntyivät nousuun kesän aikana. Merkittävimmät metsätuhot vuonna 2001 aiheuttivat kuitenkin marraskuun myrskyt, joiden arvioitiin kaataneen puuta eteläisestä Suomesta yli 7 miljoonaa kuutiometriä, arvoltaan miltei 300 miljoonaa euroa. Myrskyjen lisäksi lumi taivutteli ja katkoi puita varsinkin Pohjois-Karjalassa ja Pohjois-Savossa. Metsäekosysteemien intensiivisessä seurannassa (ICP metsäohjelma/ taso II) oli vuonna 2000 mukana 721 mäntyä ja 800 kuusta. Edelliseen vuoteen verrattuna mäntyjen keskimääräinen harsuuntumisaste aleni hieman 10,7 %:sta 10 %:iin ja kuusten nousi 16,7 %:sta 17,4 %:iin. Männyistä värioireellisia oli 0,7 % ja kuusista 14,4 %, joista neljännes kärsi myös sienitaudeista. Aluskasvillisuuden lajien peittävyyksissä havaittiin vain vähäisiä muutoksia seurantajakson (1998–2000) aikana. Putkilokasvien peittävyyksien muutokset vaihtelivat samansuuruisesti sademäärän kanssa ja kosteustaso näytti säätelevän myös sammallajien peittävyyseroja. Kasvifenologista seurantaa tehtiin vuonna 2001 neljässä intensiiviseurannan kuusikossa. Raportissa tarkastellaan lämpösumman kehitystä keväällä 2000 ja 2001 sekä silmunpuhkeamisen ja kukinnan ajoittumista keväällä 2001. Maaveden laatua on seurattu intensiivisen seurannan 13 havaintoalalla vajovesi- ja imulysimetrien avulla. Happamoittavien yhdisteiden laskeuma ennen seurantajaksoa (1998–2000) ja sen kuluessa ei ole aiheuttanut poikkeavia arvoja happamuutta ja happamoitumista kuvaavissa maaveden tunnuksissa. Laskeuman ei ole myöskään havaittu aiheuttaneen muutoksia kasvupaikan ravinteisuudessa. Kahdessa maaperältään happamassa kuusikossa havaittiin happamoitumista, joka johtui luontaisista maaperäprosesseista (Uusikaarlepyy) sekä aiemmin tehdyistä metsänkäsittelytoimenpiteistä (Punkaharju). Maaveden tunnuksissa ei havaittu selviä ilmastosta riippuvia muutoksia siirryttäessä maan eteläosista pohjoiseen. Raportissa kerrotaan myös lyhyesti neulasjälkimenetelmän (Needle Trace Method, NTM) periaatteesta. NTM on vakiinnuttanut asemansa retrospektiivisenä menetelmänä puiden latvushistorian tutkimuksessa niin metsäekologiassa, metsäpatologiassa, metsäentomologiassa kuin metsien yleisen terveydentilan selvittämisessä sekä dendrologian ja –klimatologian alalla. NTM:n avulla selvitetään helposti puiden neulastieto ajalta, jolta ei ole silmävaraista harsuuntumisarviointia. mikäli puun ydin on terve, neulastieto saadaan puun koko elinajalta. Lisäksi raportissa kerrotaan tuloksia ja kokemuksia Metsäntutkimuslaitoksen järjestämältä Pohjois-Euroopan metsien kunnon arvioinnin kalibrointikurssilta, joka pidettiin Suomessa 4–6. kesäkuuta 2001.

Summary This report includes the results of background air quality monitoring in Finland in 2000. The crown condition survey on the extensive monitoring (Level I) plots was carried out in 2001. Deposition monitoring, the crown condition survey and the understorey vegetation survey were carried out on the intensive monitoring plots (Level II) in 2000. Soil solution monitoring on the Level II plots covers the period 1998–2000, and phenological observations were made during 2001. This report also includes biotic and abiotic forest damage in 2001, a report of the international ECE/EU cross-calibration course held in 2001 and a review of the needle trace method. The weather in 2000 was characterised by high annual temperatures throughout the country. It is becoming more apparent that the temperature has increased in comparison with the normal period 1961 – 90. This has especially been the case during the winter and autumn seasons. Precipitation has also increased more often in the winter season and, due to the increase in temperature during this season, the precipitation more frequently falls as rain. During summer and autumn the precipitation in 2000 increased in several locations compared to the normal value. The meteorological conditions in Finland result in a clear seasonal behaviour for many of the pollutants in the atmosphere. Due to the abatement programmes, the concentrations of primary pollutants in the atmosphere and the deposition of acidifying components have decreased considerably over the years. Deposition of the major components affecting acidification and many heavy metals clearly decrease from south to north, the southern part of the country receiving 2–8 times that in the northernmost part. Annual deposition values for the acidifying components were lower in 2000 than the mean values for 1987–96. The concentrations of gaseous pollutants have decreased since 1985. The downward trend during the last ten years is steeper in winter than in summer. The largest decrease was recorded in the south-western part of the country, whereas the change was smallest in the far north and north-east.

The deposition of acidifying and eutrophicating compounds, base cations, chloride and dissolved organic carbon (DOC) were monitored in open areas and within eight Norway spruce and eight Scots pine stands during 2000. Sulphatedeposition in Finland was at a relatively low level compared to the situation in many parts of central Europe. There was a clear decrease in SO4 deposition in open areas and in stand throughfall on moving from south to north. In general, Norway spruce canopies caused a stronger increase in the SO4 flux on the forest floor than pine canopies. Nitrogen deposition was relatively low in Finland compared to many parts of central Europe. Nitrogen deposition was the highest in southern Finland. The NH4, NO3 and Ntotal fluxes within the stand were lower than in open areas on all the spruce and pine plots, apart from the Uusikaarlepyy plot on the western coast of Finland. Emissions from a local NH3 point source increased the NH4 and Ntotal fluxes in stand throughfall on this spruce plot. The DOC fluxes in stand throughfall decreased on moving from south to north, indicating the importance of climatic factors in carbon cycling within the stand.

The proportion of moderately defoliated (over 25 %) or severely (over 60 %) defoliated trees of Scots pine, Norway spruce and broadleaves (all species) decreased slightly compared to 2000 on the Level I plots. The average tree-specific degree of defoliation was 9 % in pine, 19 % in spruce and 12 % in broadleaves in 2000. High stand age and weather and climatic factors have a considerable effect on defoliation in background areas of Finland. There was no correlation between the defoliation pattern and the modelled total sulphur and nitrogen deposition pattern at the national level. The most serious forest damage in 2001 was caused by the November storms, which were estimated to have felled over 7 million m3 of trees in southern Finland with a total value of 300 million euros. In addition to storms, heavy snowfall bent and snapped trees in Pohjois-Karjala and Pohjois-Savo especially. Due to the very warm and rainy autumn in 2000, fungal diseases were more common in 2001 than in 2000. Scleroderris pine canker occurred at its highest frequency in ten years, and rust diseases were common throughout the country, but no serious insect outbreaks were reported. Moose damage was estimated to have affected about one fifth of the total area of seedling stands. The vole populations were low in the spring, but started to increase during the summer.

Soil solution monitoring was carried out during 1998–2000 on the 13 Level II plots using zero tension lysimeters and tension lysimeters. The results indicate that the deposition of acidifying compounds has not resulted in the development of extreme values for acidity and acidification parameters, nor were there any indications of a reduction in site fertility as a result of the deposition load. Two of the Norway spruce plots showed signs of strong acidity and acidification, but these were due to natural soil formation processes (Uusikaarlepyy) and to earlier forest management practices (Punkaharju). No clear trends in soil solution parameters along the climatic south-north gradient were found.

The average defoliation level of Scots pine decreased from 10.7 % to 10 % and that of Norway spruce increased from 16.6 % to 17.4 % compared to the situation in 1999 on the Level II plots. The proportion of discoloured Scots pine was 0.7 % (4.7 % in 1999) and that for Norway spruce 14.4 % (17 % in 1999) and 25 % of the discoloured Norway spruces also had signs of fungal infection. The cover percentages of the understorey plant species have remained relatively constant on six of the ICP Forest/Level II plots during the monitoring period 1998–2000. The changes correlated positively with the amount of precipitation, and the moisture conditions also appeared to regulate the between-species changes in the coverages of moss species. The results of intensive phenological assessments made on four Norway spruce Level II plots in Finland during 2001 are also presented as well as the connections with temperature data and comparision with the results for 2000.

This report also includes a short and general summary of the technique and possibilities of the needle trace method NTM in retrospective studies. Since its introduction at the turn of the 1980s, the NTM has become firmly established as a tool in retrospective forest ecology, pathology, entomology, and forest health monitoring. The prospects in dendroecology and dendroclimatology are also promising. NTM readily reveals the needle history of the entire tree during the period prior to the start of regular foliage observations. The results and experiences from the international ECE/EU cross-calibration course, which was held in Finland on 4–6 June, 2001, are also presented.

Hanke: Metsäekosysteemin vaste ympäristötekijöihin (ICP-Forests/Taso II)