Tiina Törmänen

Bioenergy from forests: Impact of logging residues on the carbon and nitrogen cycles

Törmänen T. (2022). Bioenergy from forests: Impact of logging residues on the carbon and nitrogen cycles. https://doi.org/10.14214/df.334

Tiivistelmä

Metsänhoidon kestävistä käytännöistä tarvitaan tietoa, jotta voidaan minimoida mahdollisia ympäristövaikutuksia ja turvata metsän ja metsämaan elinvoimaisuus. Tiedon avulla voidaan varmistaa metsän tuotoskykyä, auttaa metsiä sopeutumaan ilmastonmuutokseen ja hyödyntämään metsiä myös ilmastonmuutoksen hillinnässä. Erityisesti hiilen ja typen kiertokulku on keskeisessä roolissa metsäekosysteemin toiminnassa.

Tämän väitöskirjan yleisenä tavoitteena oli saada tietoa hakkuutähteiden vaikutuksesta metsämaan typen- ja hiilenkierron pääprosessien dynamiikasta ensimmäisinä vuosina päätehakkuun jälkeen. Erityisenä tavoitteena oli verrata eri puulajien eli männyn, kuusen ja rauduskoivun hakkuutähteiden vaikutuksia. Hakkuutähdekasojen vaikutusta maahan määritettiin vertaamalla tuoreita hakkuutähteitä sisältäviä koealoja ja ilman hakkuutähteitä olevia koealoihin keskenään. Kenttäkokeet sijaitsivat kivennäismailla eteläisen Suomen alueella.

Hakkuutähteen vaikutus maaperän kemiallisiin ominaisuuksiin ja prosesseihin oli voimakkaampaa orgaanisessa kerroksessa kuin mineraalimaakerroksessa. Hakkuutähteet kiihdyttivät voimakkaasti typen kierron prosesseja jo ensimmäisen vuoden aikana erityisesti niiden hakkuutähdekasojen alla, joissa oli suurin määrä hakkuutähdettä. Tämän seurauksena tapahtui typen hävikkiä kaasumaisina typpioksiduulipäästöinä ja nitraattitypen huuhtoutumisena. Typpioksiduulipäästöt olivat pieniä, mutta kuitenkin korkeampia hakkuutähdekoealoilla. Kuusen hakkuutähteet kiihdyttivät typpioksiduulipäästöjä muita puulajeja pidempään. Maaveden typpipitoisuudet nousivat jo vuoden kuluttua hakkuutähdekasojen perustamisesta. Hakkuutähteet lisäsivät maaveden typen pitoisuuksia voimakkaimmin koivun hakkuutähteiden alta. Kaiken kaikkiaan hakkuutähdekasojen vaikutus maaperään oli voimakkaampaa verrattuna lievempiin puulajivaikutuksiin. Biologista typen sidontaa havaittiin kaikissa hakkuutähdemateriaaleissa ja se oli yleensä voimakkaampaa oksissa kuin neulasissa tai lehdissä ja havupuiden hakkuutähteissä kuin koivun hakkuutähteessä.

Hakkuutähteen levittäytyminen, määrä ja hajoamisvaihe sekä metsämaan kasvillisuuden kehitys voivat yhdessä määrittää maaperän hiilen ja typenkierron prosessien ja typen häviöiden dynamiikkaa. Tulokset korostavat hakkuutähteiden tasaisemman levittämisen tärkeyttä metsänpohjalla niiden kasaamisen sijaan. Tasaisella levittämisellä voidaan välttää haitallisia ympäristövaikutuksia ja pitää yllä maaperän ravinnetasapainoa. Typen pysymiseen metsämaassa tulisi kiinnittää enemmän huomiota käytännön metsänhoidon toimenpiteissä erityisesti boreaalisilla alueilla, joilla typpi rajoittaa metsien kasvua.

Avainsanat
hakkuutähde; hiilen kierto; avohakkuu; puulaji; typen kierto

Julkaistu 8.12.2022

Katselukerrat 2272

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.334 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Törmänen T, Kitunen V, Lindroos A-J, Heikkinen J, Smolander A (2018) How do logging residues of different tree species affect soil N cycling after final felling? Forest Ecology and Management 427: 182-189.

https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.06.005

Törmänen T, Lindroos A-J, Kitunen V, Smolander A (2020) Logging residue piles of Norway spruce, Scots pine and silver birch in a clear-cut: Effects on nitrous oxide emissions and soil percolate water nitrogen. Science of the Total Environment 738, article id 139743.

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139743

Smolander A, Törmänen T, Kitunen V, Lindroos A-J (2019) Dynamics of soil nitrogen cycling and losses under Norway spruce logging residues on a clear-cut. Forest Ecology and Management 449, article id 117444.

https://doi.org/10.1016/j.foreco.2019.06.041

Törmänen T, Smolander A (2022) Biological nitrogen fixation in logging residue piles of different tree species after final felling. Journal of Environmental Management 303, article id 113942.

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113942

---