Eva-Maria Roth

Impact of continuous-cover forestry on soil carbon dynamics in boreal forests through soil organic matter quality, roots and fungi

Roth E.-M. (2025). Impact of continuous-cover forestry on soil carbon dynamics in boreal forests through soil organic matter quality, roots and fungi. https://doi.org/10.14214/df.380

Tiivistelmä

Boreaalinen metsä kokonaisuudessaan on tärkeä hiilivarasto ja suurin osa hiilestä on varastoituneena maaperään. Metsänkäsittelyn vaikutuksia maaperän hiilen määrään ja pysyvyyteen ymmärretään vajavaisesti. Metsiä hoidetaan yleensä jaksollisesti, jolloin kiertoajan päättyessä puusto avohakataan. Tälle vaihtoehtoinen avohakkuuton kasvatustapa, jatkuvapeitteinen metsänkasvatus, herättää yhä enemmän kiinnostusta. Empiirisiä tutkimuksia jatkuvan kasvatuksen puunkorjuumenetelmillä hoidetuista metsistä on kuitenkin vasta vähän.

Tässä väitöskirjassa tavoitteeni oli selventää jaksollisen ja jatkuvan kasvatuksen vaikutuksia maaperän hiilen stabiloitumiseen mänty- (Pinus sylvestris L.) ja kuusimetsissä (Picea abies (L.) Karst.) Etelä- ja Itä-Suomessa. Tutkimukseen valittiin jaksollisesti hoidetun metsän käsittelyjä ennen ja jälkeen päätehakkuun, ja lisäksi kontrollimetsä, jossa ei ollut tehty hakkuita, sekä puulajin mukaan erilaisia jatkuvapeitteisen kasvatuksen käsittelyitä.

Ensimmäisessä osatutkimuksessa arvioin karikesyötettä, maaperän hiilivarastoa ja sen laatua mäntymetsissä eri käsittelyissä: avohakkuu, säästöpuuhakkuu, pienaukkohakkuu ja hakkaamaton varttunut verrokkimetsä. Maaperän hiilen määrissä ei ollut eroa käsittelyjen välillä, vaikka avohakkuualoilla oli lämpimämpi mikroilmasto ja vähentynyt karikesyöte. Maassa oli lisäksi vähemmän labiilin hiilen ositteita sekä suurempi in-situ hajotusnopeus.

Toisessa osatutkimuksessa analysoin metsänkäsittelyn vaikutuksia juurten määrään ja pysyvyydeltään erilaisten maaperän orgaanisen aineen ositteisiin kuusimetsissä. Juurten määrä oli hieman korkeampi verrokkimetsässä, mutta hiilen pysyvyyttä kuvaavat indikaattorit reagoivat metsän käsittelyyn vaihtelevasti. Avohakkuu vähensi labiilin hiilen määrää. Jatkuvan kasvatuksen hakkuumenetelmillä hoidetuissa eri-ikäisrakenteisissa metsissä havaittu ¹⁵N isotoopin kertyminen voi indikoida pintasienijuurisienten suurempaa roolia orgaanisen aineksen muodostumisessa.

Kolmannessa osatutkimuksessa analysoin eri metsänkäsittelyvaihtoehtojen vaikutusta maaperän sieniyhteisön monimuotoisuuteen ja toiminnallisuuteen. Avohakkuu muutti sieniyhteisöjen rakennetta ja ekologista toiminnallisuutta, vähentäen pintasienijuurisienten määrää, monimuotoisuutta ja lajimäärää. Hakkuukypsien metsien – sekä eri-ikäisrakenteisten että tasaikäisrakenteisten – sieniyhteisöt säilyttivät ekologisen toiminnallisuutensa sieniyhteisön koostumuksen muutoksista huolimatta, mikä korostaa maaperän sieniyhteisöjen toiminnallista päällekkäisyyttä.

Verrattuna avohakkuu-uudistamiseen jatkuvan kasvatuksen hakkuumenetelmät muuttavat vähemmän sieniyhteisön toiminnallisuutta ja maaperän hiilivarastoa. Vaikka maaperän hiilivarastot toipuvat avohakkuun jälkeen, jaksollinen kasvatus voi olla riski maaperän hiilivarastolle pitkällä aikavälillä, sillä se muuttaa juurikarikkeen syötettä, maaperän hiilen laatua ja pysyvyyttä sekä sieniyhteisön ekologista toiminnallisuutta.

Avainsanat
orgaanisen aineksen ositteet; luonnon isotoopit; maaperän sieniyhteisö; mikrobibiomassa; aminosokerit; kondensoituneet tanniinit

Julkaistu 5.11.2025

Katselukerrat 36

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.380 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Roth E-M, Karhu K, Koivula M, Helmisaari H-S, Tuittila E-S (2023) How do harvesting methods applied in continuous-cover forestry and rotation forest management impact soil carbon storage and degradability in boreal Scots pine forests? Forest Ecology and Management 544, article id 121144.

https://doi.org/10.1016/j.foreco.2023.121144

Roth E-M, Sietiö O-M, Adamczyk B, Xu P, Valkonen S, Tuittila E-S, Helmisaari H-S, Karhu K (2025) Different effects of continuous-cover and rotation forest management on soil organic carbon stabilization in a boreal Norway spruce forest. Manuscript

Roth E-M, Sietiö O-M, Valkonen S, Tuittila E-S, Helmisaari H-S, Karhu K (2025) Uneven-aged and even-aged forest management shape the soil fungal community composition in a boreal Norway spruce (Picea abies Karst) forest. Science of The Total Environment 965, article id 178648.

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.178648

---