Heidi Aaltonen

Carbon dynamics in forest fire affected permafrost soils

Aaltonen H. (2020). Carbon dynamics in forest fire affected permafrost soils. https://doi.org/10.14214/df.288

Tiivistelmä

Pohjoisen pallonpuoliskon ikiroudan alueet varastoivat noin 50 % maapallon maaperän hiilivaroista. Noin neljänneksen ikiroudasta on ennustettu sulavan vuosisadan loppuun mennessä ja sulaminen altistaa jäätyneet hiilivarat hajoamiselle, jolloin nämä varastot muuttuvat hiilen nieluista kasvihuonekaasulähteiksi. Suuri osa ikiroudan alueesta sijaitsee boreaalisella metsävyöhykkeellä, joka tällä hetkellä toimii merkittävänä hiilinieluna. Ilmastonmuutoksen myötä metsäpalot voivat kuitenkin yleistyä. Metsäpalot edesauttavat ikiroudan sulamista, jolloin nämä metsämaat muuttuvat hiilinieluista lähteiksi. 

Tässä väitöskirjassa tutkitaan, kuinka metsäpalot vaikuttavat maan orgaanisen aineksen laatuun ja kasvihuonekaasupäästöihin ikiroudan alueella. Tutkimustapoina on käytetty orgaanisen aineksen kemiallista fraktiointia, maainkubointeja ja kasvihuonekaasujen manuaalisia kammiomittauksia.

Tutkimuksissa havaittiin, että metsäpalot kasvattivat aktiivisen kerroksen (kausittaisesti sulava ja jäätyvä kerros) paksuutta ikiroudan päällä, muuttivat kasvillisuussuhteita, maan orgaanisen aineksen paksuutta ja hiilivarastoja. Palot huononsivat maan orgaanisen aineksen laatua, joka ilmeni helppoliukoisen orgaanisen aineksen suhteellisena vähentymisenä, ja nostivat orgaanisen aineksen lämpötilaherkkyyttä. Myös raskaampien isotooppien (¹³C ja ¹⁵N) suhteellinen osuus oli suurempi palon jälkeen. Kammiomittaukset osoittivat, että palo aluksi pienensi hiilidioksidipäästöjä ja nämä päästöt palasivat alkuperäiselle tasolleen noin 50 vuotta palon jälkeen. Sen sijaan metsäpaloilla ei ollut merkittävää vaikutusta metaani- ja dityppimonoksidivoihin.

Metsäpalot vaikuttavat kasvihuonekaasujen vapautumiseen ikiroudan maista. Tulevaisuudessa ikiroudan varastoiman orgaanisen aineksen kohtalo on riippuvainen sen hajoamisherkkyydestä, metsäpalojen esiintyvyydestä ja metsien uudistumiskyvystä, joka mahdollistaa ikiroudan uusiutumisen muuttuvassa ilmastossa. Kokonaisvaltaisen käsityksen muodostaminen ikiroudan ekosysteemien tulevista päästöistä vaatii lisätutkimuksia, jotka ottavat huomioon kunkin ekosysteemin erityispiirteet.

Avainsanat
maahengitys; Q10; 13C; 15N; maan orgaaninen aines; kasvihuonekaasut

Julkaistu 27.2.2020

Katselukerrat 4084

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.288 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Aaltonen H., Köster K., Köster E., Berninger F., Zhou X., Karhu K., Biasi C., Bruckman V., Palviainen M., Pumpanen J. (2019). Forest fires and soil organic matter in Canadian permafrost region: the combined effects of fire and permafrost dynamics on SOM quality. Biogeochemistry 143(2): 257-274.

https://doi.org/10.1007/s10533-019-00560-x

Aaltonen H., Palviainen M., Zhou X., Köster K., Köster E., Berninger F., Pumpanen J. (2019). Temperature sensitivity of soil organic matter decomposition over a forest fire chronosequence in Canadian permafrost region. Journal of Environmental Management 241: 637-644.

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.02.130

Köster E., Köster K., Berninger F., Aaltonen H., Zhou X., Pumpanen J. (2017). Carbon dioxide, methane and nitrous oxide fluxes from a fire chronosequence in subarctic boreal forests of Canada. Science of the Total Environment 601-602: 895-905.

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.05.246

Köster E., Köster K., Berninger F., Prokushkin A., Aaltonen H., Zhou X., Pumpanen J. (2018). Changes in fluxes of CO2 and CH4 caused by fire in Siberian boreal forest with continuous permafrost. Journal of Environmental Management 228: 405-415.

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.09.051

---