Maiju Kosunen

Insect and storm disturbance in boreal forests — predisposing site factors and impacts on ecosystem carbon

Kosunen M. (2020). Insect and storm disturbance in boreal forests — predisposing site factors and impacts on ecosystem carbon. https://doi.org/10.14214/df.300

Tiivistelmä

Metsien ja maaperän merkitys hiilen sidonnassa ja varastoina korostuu jatkuvasti. Luontaiset häiriötekijät, kuten myrskyt ja hyönteisten joukkoesiintymät, ovat metsän toiminnan oleellisia muokkaajia. Joidenkin puita tappavien häiriöiden on arvioitu yleistyvän ilmastonmuutoksen myötä, millä voi olla merkittäviä paikallisia vaikutuksia metsien hiilinieluun. Metsiä häiriöille altistavista ympäristötekijöistä, sekä häiriöiden monimutkaisista vaikutuksista metsän hiilen kiertoon ei kuitenkaan tiedetä tarpeeksi. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin maaperä-, puusto- ja pinnanmuototekijöitä, jotka altistavat metsiköitä pilkkumäntypistiäisen (Diprion pini L.) ja kirjanpainajan (Ips typographus L.) joukkoesiintymille ja niistä aiheutuville puustotuhoille Etelä- ja Itä-Suomessa sijaitsevissa metsissä. Lisäksi tutkimuksessa tarkasteltiin myrsky- ja kirjanpainajahäiriöiden vaikutusta maahengitykseen, puiden ja maaperän hiilivarastoihin sekä maaperän mikrobiyhteisöjen koostumukseen ja hiilen fraktioihin Etelä-Suomessa sijaitsevassa metsässä.

Pilkkumäntypistiäisen aiheuttaman metsämännyn (Pinus sylvestris L.) neulaskadon havaittiin olevan talousmetsissä pääosin voimakkaampaa alueilla, joiden maaperätekijät viittasivat korkeampaan ravinteikkuuteen (esim. pienempi hiili/typpi suhde ja suurempi hienojen maapartikkelien osuus). Suurimmat todennäköisyydet kirjanpainajan voimakkaalle esiintymiselle metsäkuusella (Picea abies (L.) Karst.) löydettiin kaupunkimetsissä puille, jotka kasvoivat itään viettävillä, ravinteikkailla kasvupaikoilla (lehto tai lehtomainen kangas) ja joihin liittyi joko kaltevimpia pinnanmuotoja, ohut moreenimaa tai maaperän korkea hiili/typpi suhde.

Myrskyn (5–7 vuoden jälkeen) ja kirjanpainajan (noin 1–4 vuotta puustokuoleman jälkeen) vaikutuksia metsän hiileen ja maaperän mikrobeihin tarkasteltiin metsäkuusivaltaisessa myrskyn jälkeen suojellussa metsässä. Kokonaismaahengitys, heterotrofinen maahengitys ja pintamaan hiilivarastot eivät juuri eronneet

myrskyn tappamien puiden, kirjanpainajan tappamien puiden ja häiriöttömien (elävät puut) alueiden välillä, vaikka molemmilla häiriöalueilla puuston hiilivarastot koostuivat pääosin kuolleista puista ja kirjanpainajan tappamien puiden alueilla oli suurimmat pintakarikkeen hiilivarastot. Autotrofinen maahengitys oli pääosin vähäisempää häiriöalueilla kuin elävien puiden alueilla. Selkeimmät erot humuskerroksen mikrobiologiassa olivat pienempi ektomykorritsasienten hyyfistön kasvu, sienibiomassa ja mikrobibiomassahiili myrskyn sekä kirjanpainajan tappamien puiden alueilla verrattuna elävien puiden alueisiin. Kuolleiden puiden joukossa sekä lähialueilla olevat elävät puut todennäköisesti hieman lievensivät häiriöiden aiheuttamia muutoksia metsämaassa.

Tämän tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että tietyt maaperän ja kasvupaikan ominaisuudet ja pinnanmuodot voivat altistaa metsiköitä pilkkumäntypistiäis- ja kirjanpainajahäiriöille, mikä voi tarvittaessa auttaa kyseisten hyönteisten joukkoesiintymille alttiiden metsäalueiden tunnistamisessa. Lisäksi tutkimus tarjoaa uutta tietoa myrsky- ja kirjanpainajahäiriöiden lyhytaikaisista vaikutuksista boreaalisen metsän hiilen kiertoon ja maaperän mikrobiologiaan, mikä on oleellista, jotta ilmastonmuutoksen mahdollisia monimutkaisia vaikutuksia metsien hiilensidontaan voidaan ymmärtää paremmin.

Avainsanat
metsämaa; tuulituho; maaperän orgaaninen aines; hyönteisten joukkoesiintymä; kasvupaikan ravinteikkuus; puustokuolema

Julkaistu 21.8.2020

Katselukerrat 3949

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.300 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Kosunen M., Kantola T., Starr M., Blomqvist M., Talvitie M., Lyytikäinen-Saarenmaa P. (2017). Influence of soil and topography on defoliation intensity during an extended outbreak of the common pine sawfly (Diprion pini L.). iForest 10(1): 164–171.

https://doi.org/10.3832/ifor2069-009

Blomqvist M., Kosunen M., Starr M., Kantola T., Holopainen M., Lyytikäinen-Saarenmaa P. (2018). Modelling the predisposition of Norway spruce to Ips typographus L. infestation by means of environmental factors in southern Finland. European Journal of Forest Research 137: 675–691.

https://doi.org/10.1007/s10342-018-1133-0

Kosunen M., Lyytikäinen-Saarenmaa P., Ojanen P., Blomqvist M., Starr M. (2019). Response of soil surface respiration to storm and Ips typographus (L.) disturbance in boreal Norway spruce stands. Forests 10(4), 307.

https://doi.org/10.3390/f10040307

Kosunen M., Peltoniemi K., Pennanen T., Lyytikäinen-Saarenmaa P., Adamczyk B., Fritze H., Zhou X., Starr M. (2020). Storm and Ips typographus disturbance effects on carbon stocks, humus layer carbon fractions and microbial community composition in boreal Picea abies stands. Soil Biology and Biochemistry 148, 107853.

https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2020.107853

---