Heterotrophic soil respiration in drained peatlands: Abiotic drivers, and changes after clearfelling and afforestation
Mäkiranta P. (2012). Heterotrophic soil respiration in drained peatlands: Abiotic drivers, and changes after clearfelling and afforestation. https://doi.org/10.14214/df.140
Tiivistelmä
Mitä tapahtuu ojitettujen soiden turvevarastoille — muuttuvien ympäristötekijöiden sekä metsityksen ja avohakkuiden vaikutukset Pohjoiset suot ja erityisesti niiden turvekerrokset toimivat merkittävinä hiilivarastoina. Näiden hiilivarastojen säilyminen voi olla vaarassa, kun ilmaston tai maankäytön muutos muokkaa suon olosuhteita. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena on ollut kerätä tietoa turpeen hajoamisesta metsäisillä ojitetuilla turvemailla. Tutkimuksessa määritettiin vanhan turpeen hajoamisnopeutta mittaamalla maasta turpeen hajotuksen seurauksena vapautuvaa hiilidioksidia. Mittauksilla selvitettiin turpeen hajotuksen riippuvuutta vallitsevista ympäristöolosuhteista; lämpötilasta ja pohjaveden syvyydestä. Lisäksi tutkittiin sitä, millaisia muutoksia ojitusalueiden hakkuut ja toisaalta suopeltojen metsitys aiheuttavat turpeen hajoamisnopeuteen. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että turpeen hajotusnopeuden vaihtelu ojitetuilla metsäisillä turvemailla riippuu lähinnä vain turpeen lämpötilaolosuhteista. Lämpötilan tärkeys johtuu alueiden hyvästä kuivatuksesta ja siitä, että maan hiilidioksidia tuottavat prosessit ovat keskittyneet pintaturpeeseen, jolloin vaihtelut pohjavedenpinnan syvyydessä syvemmissä turvekerroksissa eivät olennaisesti vaikuta vapautuvan hiilidioksidin määrään. Tulokset osoittavat myös, että tehokkaasti kuivatuilla alueilla pintaturpeen kuivuminen voi rajoittaa turpeen hajotusta. Tällaisissa olosuhteissa myös lämpötilan nousun aiheuttama turpeen hajotuksen lisääntyminen on vähäisempää. Tulosten perusteella voidaan arvioida tulevan ilmastonmuutoksen ja sitä seuraavan lämpötilan nousun kasvattavan ojitettujen turvemaiden maan hiilidioksidipäästöjä. Jos lämpenemisen yhteydessä kuitenkin esiintyy pitkiä pintaturvetta kuivattavia jaksoja, päästöjen lisäys voi jäädä vähäisemmäksi. Väitöskirjan tulokset hakkuiden vaikutuksista osoittavat, että hakkuiden jälkeen metsäojitetuilla soilta vapautuu huomattava määrä hiilidioksidia ilmakehään. Elpyvän pintakasvillisuuden kyky sitoa hiilidioksidia on rajallinen ja vasta uuden puusukupolven tehokas uudistuminen voi muuttaa alueen uudelleen hiilinieluksi. Toisin kuin arveltiin, hakkuiden aiheuttamat muutokset maan lämpö- ja kosteusolosuhteissa eivät kuitenkaan näytä kiihdyttävän vanhan turpeen hajotusta. Turpeen hajotusta hakkuun jälkeen rajoittaa puiden poiston aiheuttama pohjaveden pinnan nousu sekä toisaalta pintaturpeen kuivuminen suorassa auringon paisteessa. Turpeen hajotus voi hakkuiden jälkeen kuitenkin kiihtyä voimakkaasti, jos hakkuutähdekasat jäävät avohakkuualalle. Tämä johtuu mitä ilmeisimmin siitä, että hakkuutähdekasat tarjoavat suojaa, joka estää pintaturpeen kuivumisen ja siten mahdollistaa korkeamman hajotusaktiivisuuden. Tulosten perusteella hakkuutähteiden keräys turvemailta olisi suositeltavaa ilmastonmuutoksen torjunnan kannalta; keräämällä hakkuutähteet turpeesta tulevat hiilidioksidin lisäpäästöt voidaan välttää ja samalla saadaan fossiilisia polttoaineita korvaavaa energiaa. Väitöskirjan tulokset osoittavat lisäksi, että suopeltojen turpeen voimakas hajoaminen hidastuu metsityksen jälkeen. Maatalouskäytön vaikutukset ovat kuitenkin havaittavissa vielä vuosikymmenienkin kuluttua ja ne näkyivät metsitysalueiden turpeen laadussa sekä hajotusnopeudessa. Turpeen hajotusnopeus olikin tutkituilla alueilla edelleen niin voimakasta, että ne metsityksestä huolimatta toimivat hiilen lähteinä.
Avainsanat
ilmastonmuutos;
turve;
maankäytön muutos;
pohjavesi;
hakkuutähteen korjuu
-
Mäkiranta,
University of Helsinki, Department of Forest Sciences
Sähköposti
paivi.makiranta@metla.fi
Julkaistu 21.3.2012
Katselukerrat 5414
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.140 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Mäkiranta, P., Minkkinen, K., Hytönen, J. & Laine, J. 2008. Factors causing temporaland spatial variation in heterotrophic and rhizospheric components of soil respiration in afforested organic soil croplands in Finland. Soil Biology and Biochemistry 40: 1592–1600.
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.01.009
Mäkiranta, P., Laiho, R., Fritze, H., Hytönen, J., Laine, J. & Minkkinen, K. 2009. Indirect regulation of heterotrophic peat soil respiration by water level via microbial community
structure and temperature sensitivity. Soil Biology and Biochemistry 41: 695–703.
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2009.01.004
Mäkiranta, P., Riutta, T., Penttilä, T. & Minkkinen, K. 2010. Dynamics of net ecosystem CO2 exchange and heterotrophic soil respiration following clearfelling in a drained peatland forest. Agricultural and Forest Meteorology 150: 1585–1596.
https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2010.08.010
Mäkiranta, P., Laiho, R., Penttilä, T. & Minkkinen, K. 2012. The impact of logging residues on soil GHG fluxes on a drained peatland forest. Soil Biology and Biochemistry 48: 1–9.
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2012.01.005
Mäkiranta, P., Hytönen, J., Aro, L., Maljanen, M., Pihlatie, M., Potila, H., Shurpali, N.J., Laine, J., Lohila, A., Martikainen, P.J. & Minkkinen, K. 2007. Soil greenhouse gas emissions from afforested organic soil croplands and cutaway peatlands. Boreal Environment Research 12: 159–175.
