Mari Pihlatie

Nitrous oxide emissions from selected natural and managed northern ecosystems

Pihlatie M. (2007). Nitrous oxide emissions from selected natural and managed northern ecosystems. https://doi.org/10.14214/df.36

Tiivistelmä

Typpioksiduuli (N₂O) on voimakas kasvihuonekaasu alailmakehässä ja osallistuu otsonia tuhoaviin reaktioihin yläilmakehässä. Sen pitoisuus alailmakehässä on jatkuvasti kohonnut. Maan mikrobitoiminta on merkittävin typpioksiduulin lähde ilmakehään, mutta maaperän prosessit typpioksiduulin lähteinä ja nieluina ja typpioksiduulin kuljetusmekanismit maasta ilmakehään tunnetaan huonosti. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli määrittää N₂O-päästöjä erilaisissa pohjoisen ilmastovyöhykkeen maaekosysteemeissä ja tutkia typpioksiduulin tuotto- ja kuljetusprosesseja maasta ilmakehään. Typpioksiduulipäästöjä mitattiin maatalous- ja metsämailla sekä kaatopaikalla. Mittauspaikoiksi valittiin sellaisia ekosysteemejä, joiden arvioitiin olevan merkittäviä typpioksiduulin päästölähteitä, mutta joista oli olemassa vain vähän aikaisempaa mittaustietoa. Mittaukset tehtiin gradientti-, kammio- ja kovarianssimenetelmillä. Typpioksiduulin tuotto- ja kuljetusprosesseja tutkittiin laboratorio- ja kenttäkokein. Laboratoriokokeissa havaittiin, että maatalousmaiden typpioksiduulin tuotto lisääntyy radikaalisti maan kosteuden kasvaessa. Maan mikrobiologisten prosessien, nitrifikaation ja denitrifikaation, osuudet typpioksiduulin tuotossa olivat riippuvaisia maalajista. Laboratorio-oloissa tehdyissä kokeissa havaittiin myös, että puiden taimet pystyvät kuljettamaan maaperässä tuotettua typpioksiduulia ilmakehään. Mikäli merkittävä osa maassa tuotetusta typpioksiduulista kulkeutuu ilmakehään puiden kautta, nykyiset arviot metsämaiden N₂O-päästöistä voivat olla aliarvio todellisista ekosysteemitason päästöistä. Typpioksiduulipäästöt metsämailta ja kaatopaikalta olivat hyvin vaihtelevia ajan ja mittauspaikan suhteen. Pinta-alallisesti keskiarvoistava kovarianssimenetelmä osoittautui erittäin käyttökelpoiseksi mittausmenetelmäksi ekosysteemitason päästöjen arvioinnissa sekä metsämaalla että kaatopaikalla. Boreaalisen vyöhykkeen kangasmetsän päästöt olivat erittäin pieniä, ja ajoittain metsämaa toimi typpioksiduulin nieluna. Pienistä päästöistä huolimatta, gradienttimenetelmällä havaittiin selkeää vuodenaikaisvaihtelua typpioksiduulin tuotossa. Pääosa typpioksiduulin mikrobiologisesta tuotosta ja kulutuksesta tapahtui maan orgaanisessa pintakerroksessa. Kaatopaikkojen typpioksiduulipäästöt olivat yhdestä kahteen kertaluokkaa suuremmat kuin päästöt maatalousmailta. Kaatopaikkojen pienen pinta-alan vuoksi niiden merkitys Suomen kokonaispäästöihin on kuitenkin pieni. Tutkimus osoitti, että N₂O-päästöt erilaisista ekosysteemeistä vaihtelevat huomattavasti ajan ja paikan suhteen. Päästöjen suuren vaihtelun vuoksi lisää päästömittauksia sekä päästövertailuja eri menetelmillä tarvitaan jotta typpioksiduulin virrat maasta ilmakehään voidaan arvioida tarkemmin.

Avainsanat
typpioksiduuli; lähde- ja nieluprosessit; maatalousmaat; kaatopaikat; metsäekosysteemit; kasvillisuuden ja maaperän N₂O-päästöt; mittausmenetelmät

Julkaistu 13.3.2007

Katselukerrat 4657

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.36 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Pihlatie M., Syväsalo E., Simojoki A., Esala M. and Regina K. 2004. Contribution of nitrification and denitrification to N₂O production in peat, clay and loamy sand soils under different soil moisture conditions. Nutrient Cycling in Agroecosystems 70, 135-141.

http://www.springerlink.com/content/x0602w416823721q/

Pihlatie M., Pumpanen J., Rinne J., Ilvesniemi H., Simojoki A., Hari P. and Vesala T. 2006. Gas concentration driven fluxes of nitrous oxide and carbon dioxide in boreal forest soil. Tellus 59B, 458–469.

http://www.blackwellpublishing.com/journal.asp?ref=0280-6509&site=1

Pihlatie M., Ambus P., Rinne J., Pilegaard K. and Vesala T. 2005. Plant-mediated nitrous oxide emissions from beech (Fagus sylvatica) leaves. New Phytologist 168, 93-98.

https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2005.01542.x

Pihlatie M., Rinne J., Ambus P., Pilegaard K., Dorsey J.R., Rannik Ü., Markkanen T., Launiainen S., and Vesala T. 2005. Nitrous oxide emissions from a beech forest floor measured by eddy covariance and soil enclosure techniques. Biogeosciences, 2(4), 377–387.

http://www.biogeosciences.net/2/377/2005/bg-2-377-2005.html

Rinne J., Pihlatie M., Lohila A., Thum T., Aurela M., Tuovinen J.-P., Laurila T. and Vesala T. 2005. Nitrous oxide emission from a municipal landfill. Environmental Science and Technology 39, 7790-7793.

https://doi.org/10.1021/es048416q

---