Soil changes and long-term ecosystem recovery from physical and chemical load – stump harvesting and sprinkling infiltration as case studies
Kaarakka L. (2018). Soil changes and long-term ecosystem recovery from physical and chemical load – stump harvesting and sprinkling infiltration as case studies. https://doi.org/10.14214/df.260
Tiivistelmä
Maaperä on metsäekosysteemin rakenteen ja toiminnan perusta. Maaperän biologiset, kemialliset ja fysikaaliset prosessit säätelevät koko metsän hiilen, ravinteiden ja veden kiertoa. Ihmisen toimenpiteet muuttavat suomalaisten metsämaiden rakennetta ja toimintaa ja edelleen metsäekosysteemin häiriödynamiikkaa.
Tässä väitöskirjassa määritettiin kahden maaperän rakenteeseen ja kemialliseen koostumukseen vaikuttavan toimenpiteen − kantojen korjuun ja tekopohjaveden muodostamisen – pitkäaikaisvaikutuksia metsämaaperän ja -kasvillisuuden rakenteeseen, toimintaan ja toipumiseen. Kantojen korjuussa maaperän pintakerros häiriintyy ja siitä poistuu hiiltä ja ravinteita korjattavien juurten ja kantojen mukana. Tekopohjaveden muodostaminen sadettamalla ravinnerikasta järvivettä harjualueille puolestaan lisää maaperään hiiltä ja ravinteita, ja käsittelyn tuloksena maaperän kemiallinen koostumus muuttuu ja metsäekosysteemi rehevöityy. Aiemmat kotimaiset tutkimukset näiden toimenpiteiden vaikutuksista on tehty korkeintaan muutamia vuosia toimenpiteiden päättymisen jälkeen eikä vaikutusten kestoa ja ekosysteemien toipumisnopeutta tunneta.
Kantojen korjuun vaikutuksia tutkittiin Keski- ja Etelä-Suomessa sijaitsevilla metsäalueilla ja tekopohjaveden ekosysteemivaikutuksia Keski-Suomessa sadetusimeytystä käyttävällä tekopohjavesilaitoksella. Tutkimuksissa tarkasteltiin metsäekosysteemin toipumista toimenpiteistä, jotka olivat päättyneet yli 10 vuotta aiemmin. Tulokset osoittavat, että kantojen korjuun ja sen jälkeen tehtävän maanmuokkauksen seurauksena kuusikoiden maaperän pintakerros häiriintyy laajalti rakenteeltaan ainakin yli 10 vuoden ajaksi. Orgaanisen aineen jakauman muuttuminen heijastuu maaperän hiilen ja typen dynamiikkaan. Suomalaisten havupuiden kannot ja paksujuuret ovat huomattava hiilen ja ravinteiden pitkäaikaisvarasto maaperässä, ja kantojen korjuun merkittävin ekologinen vaikutus on lahopuun ja sen hiilivaraston määrän väheneminen.
Tekopohjaveden muodostaminen sadettamalla muutti maaperän happamuuden ja ravinteisuuden sekä edelleen kasvilajiston, ja muutokset kestivät pitkään imeytyksen lopettamisen jälkeen. Tekopohjavesialueilla maaperän pH ja ravinteiden pitoisuudet olivat 12−15 vuoden jälkeen sadetuksen päättymisestä edelleen huomattavasti korkeampia sadetetuilla koealoilla kuin vertailualoilla. Myös aluskasvillisuuden lajien runsaussuhteet ja dynamiikka olivat edelleen muuttuneita.
Tulokset osoittavat, että maan pintakerroksen rakenne ja toiminta häiriintyy pitkäaikaisesti molempien käsittelyjen seurauksena. Ympäristövaikutusten keston ja niistä toipumisen tunteminen on ensiarvoisen tärkeää, jotta toimenpiteitä, kuten metsäenergian korjuuta ja sen päätöksentekoa ja vastaavasti tekopohjavesilaitosten toimintaa voidaan suunnitella mahdollisimman pienin ympäristöhaitoin.
Avainsanat
maanmuokkaus;
kantojen korjuu;
metsämaaperä;
maaperän hiili;
sadetusimeytys;
ekosysteemin palautuminen
-
Kaarakka,
University of Helsinki, Department of Forest Sciences
Sähköposti
lilli.kaarakka@helsinki.fi
Julkaistu 6.9.2018
Katselukerrat 4220
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.260 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Kaarakka L., Hyvönen R., Strömgren M., Palviainen M., Persson T., Olsson B.A., Launonen E., Vegerfors-Persson B., Helmisaari H.-S. (2016). Carbon and nitrogen pools and mineralization rates in boreal forest soil after stump harvesting. Forest Ecology and Management 377: 61–70.
https://doi.org/10.1016/j.foreco.2016.06.042
Hyvönen R., Kaarakka L., Leppälammi-Kujansuu J., Olsson B.A., Vegerfors-Persson B., Palviainen M., Helmisaari H.-S. (2016). Effects of stump harvesting on soil C and N stocks and vegetation 8–13 years after clear-cutting. Forest Ecology and Management 371: 23–32.
https://doi.org/10.1016/j.foreco.2016.02.002
Kaarakka L., Smolander A., Lindroos A.-J., Nöjd P., Korpela L., Nieminen T.M., Helmisaari H.-S. Sprinkling infiltration as an artificial groundwater recharge method – long-term effects on boreal forest soil, tree growth and understory vegetation. Manuscript.
Kaarakka L., Vaittinen J., Marjanen M., Hellsten S., Kukkola M., Saarsalmi A., Palviainen M., Helmisaari H.-S. (2018). Stump harvesting in Picea abies stands: Soil surface disturbance and biomass distribution of the harvested stumps and roots. Forest Ecology and Management: 425: 27–43.
