Use of wetland buffer areas to reduce nitrogen transport from forested catchments: Retention capacity, emissions of N2O and CH4 and vegetation composition dynamics
Hynninen A. (2011). Use of wetland buffer areas to reduce nitrogen transport from forested catchments: Retention capacity, emissions of N2O and CH4 and vegetation composition dynamics. https://doi.org/10.14214/df.129
Tiivistelmä
Typpikuormituksen vähentäminen pintavalutuskenttien avulla metsävaluma-alueilla: Pidätystehokkuus ja ympäristövaikutukset Tehokkaimpana vesiensuojelukeinona metsätaloudessa pidetään tällä hetkellä pintavalutuskenttiä, joiden kautta metsänkäsittelyalueiden vedet ohjataan vesistöön. Pintavalutuskenttä voidaan perustaa joko johtamalla valuma-alueen vedet luonnontilaiseen kosteikkoon tai ennallistamalla valuma-alueella oleva ojitettu suo. Pintavalutuskentillä vesi puhdistuu kosteikkoekosysteemille luontaisten fysikaalisten, kemiallisten ja biologisten prosessien seurauksena. Pintavalutuskenttien käyttöä metsätalouden valumavesien puhdistamisessa on tutkittu kiintoaineen ja fosforin osalta, mutta niiden tehokkuudesta typen pidättäjinä tiedetään vähän. Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli selvittää pintavalutuskenttien käytön merkitys typpikuormituksen torjunnassa sekä tutkia käytön aiheuttamia ympäristövaikutuksia. Typen pidätystehokkuuden ohella tutkimuksessa selvitettiin keskeisimmät pidättymiseen vaikuttavat tekijät, pintavalutuskenttien käytön vaikutukset metaani- ja typpioksiduulipäästöihin sekä pintavalutuksen aiheuttamat muutokset kenttien kasvilajikoostumuksessa. Typen pidätystehokkuutta tutkittiin lisäämällä ammoniumnitraattia pintavalutuskentille valuviin vesiin. Ammoniumtypen pidättymistä selvitettiin lisäksi tilanteissa, joissa kuormitus oli peräisin kunnostusojitustoimenpiteistä. Typpikuormituksen vaikutusta typpioksiduulipäästöihin tutkittiin suljetun kammion menetelmällä aluksi viidellä pintavalutuskentällä, minkä jälkeen koe toistettiin yhdellä pintavalutuskentällä intensiivisemmällä näytteenotolla. Ennallistamalla muodostettujen pintavalutuskenttien ja luonnontilaisille soille perustettujen kenttien metaaniemissioita tutkittiin pintavalutuskentillä kaasunäytteiden avulla sekä määrittämällä turpeessa esiintyvät metaanintuottaja- ja hapettajamikrobipopulaatiot. Pintavalutuksesta aiheutuvia kasvilajikoostumuksen muutoksia tutkittiin vuosien 1996 ja 2009 välillä. Pintavalutuskentät vähensivät tehokkaasti valumavesien typpikuormitusta. Tärkeimmät pidätystehokkuutta selittävät tekijät olivat pintavalutuskentän koko ja muoto sekä kentälle tuleva valunta ja typpikuormituksen määrä. Tutkimus osoitti, että typpioksiduulipäästöt voivat hetkellisesti kasvaa suuren kuormituksen jälkeen, mutta kokonaispäästöt jäävät pieniksi verrattuna esimerkiksi metsäojitettuihin minerotrofisiin soihin tai maatalouskäytössä oleviin soihin. 10–12 vuotta sitten ennallistamalla perustettujen pintavalutuskenttien metaanipäästöt jäivät selkeästi luonnontilaisille soille perustettujen pintavalutuskenttien päästöjä pienemmiksi. Syynä ennallistettujen pintavalutuskenttien pienempiin päästöihin oli metaanintuottajamikrobien hidas toipuminen ennallistamisen jälkeen. Pintavalutuskenttien käytön merkittävimmäksi haitalliseksi ympäristövaikutukseksi osoittautui kasvillisuuden lajikoostumuksen muuttuminen. Suurimmat muutokset havaittiin pintavalutuskenttien yläosissa ja rimpi- ja tasapinnoilla, kun taas kenttien alaosissa ja mätäspinnoilla muutokset olivat vähäisempiä. Kasvillisuusmuutoksista johtuen uhanalaisia suotyyppejä edustavia luonnontilaisia soita ei tulisi käyttää pintavalutuskenttinä, vaan uudet pintavalutuskentät tulisi ensisijaisesti rakentaa ennallistamalla aiemmin ojitettu suo.
Avainsanat
ammoniumtyppi;
denitrifikaatio;
nitraattityppi;
suokasvillisuus;
vesiensuojelu
-
Hynninen,
University of Helsinki, Department of Geosciences and Geography
Sähköposti
anu.hynninen@metla.fi
Julkaistu 3.11.2011
Katselukerrat 4193
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.129 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Vikman, A., Sarkkola, S., Koivusalo, H., Sallantaus, T., Laine, J., Silvan, N., Nousiainen, H. & Nieminen, M. 2010. Nitrogen retention by peatland buffer areas at six forested catchments in southern and central Finland. Hydrobiologia 641: 171–183.
https://doi.org/10.1007/s10750-009-0079-0
Hynninen, A., Sarkkola, S., Lauren, A., Koivusalo, H. & Nieminen, M. 2011. Capacity of natural and restored peatland buffer areas in reducing ammonium export originating from ditch network maintenance areas in peatlands drained for forestry. Boreal Environment Research 16: 430–440.
Hynninen, A., Fritze, H., Sarkkola, S., Kitunen, V., Nousiainen, H., Silvan, N., Laine, J., Tervahauta, A. & Nieminen, M. 2011. N2O fluxes from peatland buffer areas under high N loads in five forested catchments in Finland. Wetlands. In press.
https://doi.org/10.1007/s13157-011-0216-1
Juottonen, H., Hynninen, A., Nieminen, M., Tuomivirta, T, Tuittila, E-S., Nousiainen, H., Yrjälä, K., Tervahauta, A. & Fritze, H. 2011. Methane-cycling microbial communities and methane emission in restored and natural peatland buffer areas. Manuscript.
Hynninen, A., Hamberg, L., Nousiainen, H., Korpela, L., Nieminen, M. 2011. Vegetation composition dynamics in peatlands used as buffer areas in forested catchments in southern and central Finland. Plant Ecology 212: 1803-1818.
