Mari Lappalainen

Dynamics of dissolved carbon and nitrogen in decomposing boreal mor and peat as affected by enchytraeid worms

Lappalainen M. (2018). Dynamics of dissolved carbon and nitrogen in decomposing boreal mor and peat as affected by enchytraeid worms. https://doi.org/10.14214/df.262

Tiivistelmä

Liuenneen orgaanisen hiilen ja typen (DOC ja DON) kulkeutuminen boreaalisesta metsämaasta vesistöihin on lisääntynyt. Tästä huolimatta hajoavan maa-aineksen ja maan ravintoverkkojen vaikutus DOCin ja DONin vapautumisnopeuteen ja laatuun on vielä huonosti tunnettu. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli määrittää hiilen ja typen vapautumisen määrää kangashumuksesta ja turpeesta, jotka ovat boreaalisen metsämaan tavallisimmat orgaaniset maatyypit. Myös maaperäeläimistön vaikutusta vapautumisprosesseihin arvioitiin. Hajotus jaettiin välituotteisiin (DOC ja DON) ja mineralisoituneisiin lopputuotteisiin (CO₂-C ja NH₄⁺-N). Inkubaatiokokeissa mitattiin hiilen ja typen vapautumista maaliuokseen ja uutettavaan fraktioon, sekä hiilidioksidin vapautumista ilmaan. DOC ja DON jaettiin edelleen molekyylipainoltaan painavaan ja kevyeen fraktioon.

Eri maatyyppien välillä oli eroja hiilen vapautumisessa. Turve vapautti absoluuttisesti vähemmän, mutta suhteellisesti enemmän hiiltä DOC-muodossa kuin kangashumus. Kunttamato (Cognettia sphagnetorum) vaikutti hajoamistuotteiden koostumukseen edistämällä mineralisaatiota ja suurimolekyylipainoisen DOCin vapautumista.

Heikosti maatuneessa turpeessa typen nettovapautumista tapahtui DON-muodossa, kun taas muissa maatyypeissä vapautunut typpi oli pääasiassa ammoniumia. Heikosti maatuneet turpeet sijaitsevat usein pintamaassa lähellä vesialueita, jossa veden virtaama on suurinta. Tästä syystä heikosti maatuneilla turpeilla voi olla merkittävä rooli typen kulkeutumisen säätelyssä.

Tuloksia käytettiin ROMUL-hajotusmallin kehittämisessä tarkentamalla DOCin ja DONin prosesseja ja lisäämällä malliin hajoamistuotteiden jako välituotteisiin ja lopputuotteisiin. Mallin parametrisointia ja rakennetta analysoitiin GLUE-menetelmällä (Generalised Likelihood Uncertainty Estimation) sekä hyödyntämällä useita yhtä aikaa mitattuja muuttujia. Tällainen mallin analysointi oli uutta tällä tutkimusalalla.

Avainsanat
maavesi; liuennut orgaaninen yhdiste; adsorptio; biodegradaatio; mineralisaatio; ROMUL

Julkaistu 4.10.2018

Katselukerrat 4352

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.262 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Laurén A., Lappalainen M., Saari P., Kukkonen J.V.K., Koivusalo H., Piirainen S., Setälä H., Sarjala T., Bylund D., Heinonen J., Nieminen M., Palviainen M., Launiainen S., Finér L. (2012). Nitrogen and carbon dynamics and the role of enchytraeid worms in decomposition of L, F and H layers of boreal mor. Water, Air and Soil Pollution 223(7): 3701-3719.

https://doi.org/10.1007/s11270-012-1142-4

Lappalainen M. Kukkonen J.V.K., Setälä H., Piirainen S. Sarjala T., Koivusalo H., Finér L., Palviainen M., Launiainen S., Laurén A. (2018). Release of carbon in different molecule size fractions from decomposing boreal mor and peat as affected by Enchytraeid worms. Water, Air and Soil Pollution 229: 240.

https://doi.org/10.1007/s11270-018-3871-5

Lappalainen M., Kukkonen J.V.K., Piirainen S., Sarjala T., Setälä H., Koivusalo H., Finér L., Laurén A. (2013). Nitrogen release in decomposition of boreal mor and peat as affected by enchytraeid worms. Boreal Environment Research 18: 181-194.

http://www.borenv.net/BER/pdfs/ber18/ber18-181.pdf

Laine-Kaulio H., Koivusalo H., Komarov A.S., Lappalainen M., Launiainen S., Laurén A. (2014). Extending the ROMUL model to simulate the dynamics of dissolved and sorbed C and N compounds in decomposing boreal mor. Ecological Modelling 272: 277-292.

https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2013.09.026

---