Artikkelit jotka sisältää sanan 'Vegetation'

Kasvien fysiologian tutkimus keskittyy kasvin sisäisten prosessien, kuten kasvun, ravinteidenottokyvyn ja fotosynteesin tutkimiseen. Fotosynteesin säätelyn mittaus on merkittävää ymmärtääksemme, miten kasvit reagoivat muuttuvaan ilmastoon. Valon spektriin perustuvia kaukokartoitusmenetelmiä, jotka käyttävät näkyvää ja lähi-infrapuna-aallonpituuksilla heijastunutta valoa, sekä klorofyllifluoresenssia, käytetään keräämään tietoa kasvin fysiologisista muuttujista. Nämä menetelmät ovat kehittyneet nopeasti kaukokartoitusalustojen ja sensoreiden kehityksen myötä.

Kaukokartoitustulosten tulkitseminen voi kuitenkin olla haasteellista. Latvuston heterogeenisuuden vuoksi mittaussignaaliin vaikuttavat erilaiset tekijät, kuten ilmakehästä johtuva hajonta, mitattavan kasvuston tausta ja kasvuston rakenteelliset ominaisuudet. Lisäksi optiseen kaukokartoitussignaaliin vaikuttavat lehden fysiologiset prosessit, kuten lehden ravinnetasapaino ja lehden valokemia, sekä miten nämä prosessit ja optiset signaalit muuttuvat ajallisen vaihtelun seurauksena. Tämän väitöskirjan tavoitteena on edistää optisen kaukokartoituksen signaalitulkintaa, edistäen samalla uusien menetelmien ja laitteiden käyttöönottoa.

Tulokset osoittavat, että aurinkoinduktiivisen fluoresenssin (SIF) päivittäinen ja pitkäaikainen vaihtelu latvustossa johtuu sekä fotosynteettisistä ja rakenteellisista tekijöistä, mikä saattaa aiheuttaa virheellisiä tulkintoja SIF-mittauksista. Lisäksi tulokset osoittavat, että kaukokartoituksen kyky havaita muutoksia lehtiravinteissa riippuu ravinteiden, pigmenttien ja kasvustorakenteen yhteisesiintymisestä, korostaen samanaikaisten lehti- ja latvustotason mittauksien tärkeyttä. Esittelemme myös uudenlaisen miniaturisoidun fluoresenssimittarin, joka demonstroi kyvyn seurata fotosynteesin kausittaista säätelyä klorofyllifluoresenssin ja kaasunvaihdon integroiduilla mittauksilla. Tämän väitöskirjan tulokset korostavat tarvetta samanaikaisille ja monimittakaavaisille lehtien fysiologisten tekijöiden mittauksille, jotta voisimme edistää ymmärrystämme fotosynteesin säätelystä.

• Oivukkamäki, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-9620-4336 Sähköposti: jaakko.oivukkamaki@helsinki.fi

Tämän työn tavoitteena on määrittää boreaalisilta soilta 1) diffuusion kautta ja kuplimalla vapautuvan metaanin paikallista ja ajallista vaihtelua, ja 2) muiden eloperäisten haihtuvien yhdisteiden (engl. biogenic volatile organic compounds, BVOC) päästöjen määrää ja laatua, sekä tutkia miten kasvillisuus ja ympäristötekijät säätelevät päästöjä.

Boreaalisen ombrotrofisen rahkasuon metaanivoita mitattiin kammiotekniikalla sekä kuplakeräimillä, ja verrattiin mikrometeorologisella eddy covariance -tekniikalla mitattuun metaanivuohon ekosysteemitasolla. BVOC-päästöjä mitattiin dynaamisella kammiomenetelmällä samalta rahkasuolta sekä läheiseltä minerotrofiselta sarasuolta. Kasvinpoistokokäsittelyjen avulla eroteltiin koko kasvillisuudesta, sammaleesta ja turpeesta vapautuvat BVOC-päästöt.

Sekä metaani-, että BVOC-päästöt noudattivat selkeää kasvukauden aikaista vaihtelua seuraten lämpötilan ja kasvillisuuden kehitystä. Diffuusion kautta vapautuvat metaanivuot eivät eronneet kolmen mittausvuoden tai eri kasvillisuustyyppien välillä, mutta kuplimalla metaania vapautui eniten märimpänä mittausvuonna ja enemmän suon avovesilammista kuin paljailta turvepinnoilta. Kuplimalla vapautuvat metaanipäästöt kasvoivat vedenpinnan laskiessa ja ilmanpaineen noustessa. Kaikkiaan kuplimalla vapautuvan metaanin määrä oli kuitenkin vain 2 % – 8 % koko suoekosysteemin metaanipäästöstä, mikä tukee yleistä käsitystä, jonka mukaan pääosa turpeessa olevasta metaanista vapautuu ilmakehään diffuntoitumalla turpeen ja tuuletussolukollisten kasvien läpi.

BVOC-mittaukset osoittivat, että molemmilta soilta vapautui eniten isopreenia. Isopreenipäästöt kytkeytyivät sarakasvillisuuteen, minkä vuoksi isopreeni- ja kokonais BVOC-päästöt olivat korkeammat sarasuolla kuin varpuvaltaisella rahkasuolla. Lisäksi kokonais-BVOC- ja isopreenipäästöt olivat korkeimmat koko kasvillisuudesta verrattuna sammaleen ja turpeen päästöihin. Kasvillisuuden sijaan, orgaanisten halidien päästöt kytkeytyivät vahvemmin vedenpintaan, eikä niiden päästöjä havaittu lainkaan kesän 2018 poikkeuksellisen kuivuuden aikaan. Näin ollen on todennäköistä, että ilmaston lämpeneminen sekä siihen liittyvät yleistyvät kuivuuskaudet ja suokasvillisuuden muuttuminen varpuvaltaisemmaksi tulevat muuttamaan boreaalisilta soilta vapautuvien BVOC-päästöjen laatua ja määrä.

• Männistö, University of Eastern Finland, Faculty of Science and Forestry, School of Forest Sciences Sähköposti: elisa.mannisto@uef.fi

• Mäki, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: mari.maki@helsinki.fi

Väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää kustannustehokkaan taimikonhoidon toimintamalli kuusen (Picea abies L. Karst) istutustaimikoihin. Taimikonhoitoon haettiin tuottavuutta soveltamalla uudistamisketjuun aikaan perustuvan tuotantojohtamisen (TBM) periaatteita. Näitä periaatteita hyödyntäen uudistamisketju integroitiin hyödyntämään arvoa lisäävä työ mahdollisimman tehokkaasti ja minimoitiin ketjun päätöksenteon hallintaan tarvittavaa arvoa lisäämätön työ. Maanmuokkauksen ja varhaisperkauksen vaikutusta taimikon kehitykseen tutkittiin intensiivisin maastokokein. Sen sijaan laajamittaisilla maastoinventoinneilla tähdättiin menetelmäkehitykseen, jolla voidaan tehostaa taimikonhoidon päätöksentekoa, kuten varhaisperkaustarpeen tai taimikonharvennuksen työajanmenekin arviointia. Tulokset osoittivat, että taimikonhoidon työajanmenekki vaihteli huomattavasti työn ajoituksen mukaan. Taimikonharvennuksen viivästyminen nosti toimenpiteeseen tarvittavaa työmäärää vuosittain 8,3 %. Siksi taimikonharvennus kannattaa toteuttaa kuusikoissa heti, kun toimenpiteen jälkeen syntyvä vesakko ei enää uhkaa kuusikon kehitystä. Toisaalta 61–70 % kuusentaimista tarvitsi varhaisperkausta jo vuosia ennen kuin taimikonharvennus on ajankohtainen toimenpide. Varhaisperkaus oli myös tehokas toimenpide, se paransi kuusten läpimitan kasvua 21—32 %. Varhaisperkauksen ja taimikonharvennuksen sisältävä kaksivaiheinen taimikonhoito, osoittautui toisaalta jonkin verran työläämmäksi kuin ainoastaan taimikonharvennuksen sisältämä vaihtoehto. Myös maanmuokkausmenetelmä vaikutti paljon perattavan puuston syntyyn ja kasvuun, ja siten taimikonhoidon kokonaiskustannuksiin. Vaikutus taimikonhoitokustannuksiin voi olla huomattavan suuri verrattuna itse maanmuokkauksen kustannuksiin. Tulosten perusteella uudistamisketjun toimenpiteiden välisten vaikutusten tunnistaminen ja ymmärtäminen on ehdottoman tärkeää, kun tavoitteena on tuottava metsätalous. Myös kohteen ennakkotiedot voivat olla taimikonhoidon käytännön päätöksenteossa hyödyllisiä. Muutamat kasvupaikka- tai metsikkötekijät selittivät joko varhaisperkaustarvetta tai taimikonharvennuksen työajanmenekkiä. Toisaalta käytännön päätöksenteko tarvitsee luotettavampia malleja. Luotettavien mallien rakentamiseen tarvitaan metsäsuunnitelmatiedon lisäksi muita muuttujia. Tulevaan kehitystyöhön big data tarjoaa lupaavia vaihtoehtoja.

• Uotila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: karri.uotila@luke.fi

Hirven elinympäristökäytön tutkiminen yhdistämällä laserkeilausaineistoa GPS-panta-aineistoon Laserkeilausperusteinen metsien inventointi ja -maanpinnan kartoitus ovat tänä päivänä yleisiä menetelmiä joka puolella maailmaa. Tätä aineistoa kerätään yleensä maanmittauksen ja metsätalouden tarpeisiin, mutta se sisältää paljon tietoa, josta voivat hyötyä muutkin toimijat. Eläinten ekologian kannalta metsien ja kasvillisuuden kolmiulotteisen rakenteen tunteminen on tärkeää, koska sen perusteella voidaan arvioida, kuinka hyvän elinympäristön tietty alue voi tietylle lajille tarjota. Laserkeilausaineisto antaa kolmiulotteisen, tarkan ja alueellisesti kattavan kuvauksen tästä rakenteesta. Tässä väitöskirjatyössä olen yhdistänyt laserkeilausaineistoa GPS-pannoitettujen hirvien sijainteihin. Analysoimalla laseraineistoa näiden sijaintien ympäriltä olen voinut tutkia kuinka metsän rakenne hirvien ympärillä vaihtelee esimerkiksi vuodenaikojen mukaan ja millä tavalla lämpötila vaikuttaa hirven käyttäytymiseen. Lisäksi käytetty aineisto on mahdollistanut sukupuolten sekä mukana kulkevan vasan vaikutusten tutkimisen. Viimeisessä osatutkimuksessa laseraineistoa käytettiin tunnistamaan hirven aiheuttamia metsätuhoja nuorissa taimikoissa. Saadut tulokset näyttävät selvästi, että laserkeilaus tuottaa tietoa, mistä voi olla suurta hyötyä ekologisessa tutkimuksessa. Tulokset todistivat, että metsän rakenne elinympäristöissä, joita hirvi käyttää vaihtelee merkittävästi eri vuodenaikojen mukaan. Tämä selittyy sillä mitä ravintoa hirvi eri vuodenaikoina käyttää ja millaisissa metsissä tämä ravinto kasvaa. Myös lämpötilan vaikutusta hirvien käyttäytymiseen tutkittiin, ja nämä tulokset näyttivät, että kuumina kesäpäivinä hirvi joutuu hakeutumaan sille epätyypillisiin metsiin saadakseen suojaa lämpöstressiä vastaan. Nämä alueet olivat metsiä, joissa latvusto oli huomattavan korkea ja tiheä. Tulokset antoivat myös uusia näkökulmia metsän rakenteen merkityksestä vasomisaikaan. Tutkitut hirvet synnyttivät avoimilla mailla (suot), mutta pian tämän jälkeen siirtyivät metsiin, joissa oli huomattavan tiheä ja runsas aluskasvillisuus mikä ilmeisesti tarjosi suojaa sekä ruokaa kasvavalle vasalle ja imettävälle emälle. Viimeisessä osatutkimuksessa vakavat hirvituhot pystyttiin onnistuneesti tunnistamaan laserkeilausaineistosta. Tämä väitöskirja antoi esimerkkejä kuinka laserkeilaus- ja GPS-panta-aineiston yhteiskäyttö voidaan toteuttaa ja millaisia tuloksia näin voidaan saavuttaa. Käytetyt menetelmät ovat helposti sovellettavissa myös muihin lajeihin.

• Melin, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: markus.melin@uef.fi

Korpiekosysteemin rakenteen ja toiminnan ennallistaminen Korvet ovat puustoisia, kuusivaltaisia soita. Luonnontilaiset boreaaliset korvet ovat arvokkaita luonnon monimuotoisuuden keskittymiä, hiilen varastoja ja hyödyllisiä orgaanisen aineksen suodattajia valuma-alueen vesistä ennen niiden päätymistä vesistöihin. Aiemmin yleisten korpien määrä on Pohjois-Euroopassa vähentynyt rajusti viime vuosikymmeninä, pääasiassa metsätaloudellisten ojitusten vuoksi. Ennallistamisessa vedenpinta nostetaan uudelleen tukkimalla kuivatusojat. Tavoite on palauttaa luonnontilaisen korven rakenne ja toiminta ja sitä kautta korven tarjoamat hyödyt. Tämä tutkimus mittaa rakenteen ja toiminnan palautumista ekosysteemin eri osa-alueilla ja palautumiseen vaikuttavia tekijöitä. Tutkittavina ovat korven pohjan kasviyhteisörakenne, rahkasammalten yhteyttäminen ja kasvu sekä pintaturpeen biogeokemia. Tutkimuskohteina toimivat 18 ennallistettua korpea, joissa ojat on tukittu 1−15 vuotta aiemmin, sekä yhdeksän luonnontilaista ja yhdeksän ojitettua korpea Etelä-Suomessa. Mukana on myös korpia Šumava-vuorilta Tšekin tasavallasta. Otannassa luonnontilaiset korvet edustavat ennallistamisen tavoitetta ja sen sisäistä vaihtelua. Ojitetut korvet kuvaavat tilannetta ennen ennallistamista. Vedenpinnan noston oli oltava riittävän suuri, jotta muutoksia ilmeni missään mitatuista tunnuksista; toisaalta riittävää vedenpinnan nostoa seuraavat muutokset olivat nopeita. Onnistunut vedenpinnan nosto loi edulliset olosuhteet rahkasammalten yhteyttämiselle ja käynnisti rahkasammalen nopean leviämisen ja korkeuskasvun. Uusi kasvu alkoi kerryttää korpeen soille tyypillistä huokoista pintakerrosta, mikä kiihdytti pinnan mikrobiaktiivisuutta kohti luonnontilaista tasoa. Samaan aikaan kuitenkin korkean vedenpinnan ja ojitetulta kaudelta periytyvän tiiviin, pitkälle hajonneen turpeen yhdistelmä loi aivan uudenlaiset olosuhteet kasveille ja mikrobeille. Tämä johti opportunistikasvilajien runsastumiseen sekä ammoniumtypen vapautumisen ja metaanintuoton lisääntymiseen. Vaativat korpilajit puuttuivat ennallistetuilta korpikohteilta, mutta vedenpinnan nosto palautti yleiset lajit. Onnistunut vedenpinnan nosto ja sitä seurannut rahkasammalten paluu sysäsivät korpiekosysteemin toiminnan pois ojitetusta tilasta luonnontilaisen kaltaiseen suuntaan.

• Maanavilja, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: liisa.maanavilja@helsinki.fi

Boreaalisen metsän lehtialaindeksin ja sen sitoman fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn arviointi Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää LAI:n ja fPAR:in maastomittausmenetelmiä ja arvioida nykyisten satelliittipohjaisten LAI- ja fPAR-tuotteiden toimivuutta boreaalisissa metsissä. Lehtialaindeksi (leaf area index, LAI) kuvaa lehtien toispuolista pinta-alaa maapinta-alaa kohden (m2/m2). Akronyymi fPAR on lyhennelmä sanoista fraction of absorbed photosynthetically active radiation (PAR) ja se kuvaa kasvillisuuden kykyä sitoa auringosta saapuvaa säteilyä. fPAR määräytyy LAI:n ja auringon kulman perusteella. LAI:ta ja fPAR:ia voidaan arvioida avaruudesta tehtävällä kaukokartoituksella ja mielenkiinnon kohteena voi olla esimerkiksi globaali ympäristön seuranta. Tällä hetkellä kaukokartoitusmenetelmien kehittymistä hidastaa maastoaineistojen puute, sillä maastoaineistot ovat välttämättömiä mallien tarkkuuden arvioinnissa. Koska LAI on yksi tärkeimpiä fPAR:iin vaikuttavia muuttujia, väitöskirjan ensimmäinen osio keskittyi LAI:n maastomittausmenetelmien tarkkuuden arviointiin. Ensimmäisen osan tarkoituksena oli selvittää, kuinka erilaiset LAI:n arviointitavat ja otanta-asetelmat toimivat boreaalisissa metsissä. Satelliitista mitattujen LAI-arvojen kelpoisuutta arvioitiin vertaamalla niitä maastossa mitattuihin arvoihin. Tulosten mukaan erilaiset LAI:n arviointitavat tuottavat systemaattisesti poikkeavia arvioita ja arvioiden tarkkuus riippuu paitsi käytetystä menetelmästä, myös maastomittausten otanta-asetelmasta. Tutkimuksessa havaittiin, että satelliitista mitattuihin LAI-arvoihin sisältyy paljon ajallista ja paikallista vaihtelua, joka johtuu osin satelliitin mittaaman signaalin saturoitumisesta. Väitöskirjan toinen osa keskittyi fPAR:in mittaamiseen ja mallintamiseen. Tutkimuksen aluksi esiteltiin uusi fPAR-malli, joka soveltuu laajojen alueiden fPAR-arviointiin. Mallin toimivuutta arvioitiin vertaamalla mitattuja ja mallinnettuja fPAR-arvoja toisiinsa. fPAR-mallin todettiin toimivan hyvin. Tämän jälkeen tutkittiin, kuinka hyvin nykyiset satelliittimittauksiin perustuvat fPAR-tuotteet vastaavat maastomittauksiin perustuvaa fPARia. Yleensä satelliittituotteiden toimivuutta arvioitaessa on keskitytty vain metsän latvuskerroksen sitoman säteilymäärän arviointiin, mutta tässä tutkimuksessa huomioitiin myös aluskasvillisuuden sitoma säteily. Tulokset osoittivat, että satelliittimittauksiin perustuva fPAR voi vastata paremmin metsikön latvuksen ja aluskasvillisuuden yhteenlaskettua fPAR:ia kuin pelkän latvuskerroksen fPAR:ia.

• Majasalmi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: titta.majasalmi@helsinki.fi

Tämän väitöstyön tavoitteena oli selvittää vähäravinteisille ojitusalueille ominaisia kasvu-paikkatekijöitä toisen kuivatuksen jälkeisen puusukupolven perustamisen näkökulmasta. Tarkastelun kohteeksi valittiin pintakasvillisuuden kehityksen, pintaturpeen rakenteen, vedenpinnan tason sekä turpeen vedenpidätyskyvyn vaikutukset männyn kylvön ja luontai-sen uudistamisen onnistumiseen. Rahkasammalpintojen kadotessa ja kangasmaille ominaisten sammallajien lisääntyessä ojitusalueiden kasvupaikat menettävät vähitellen niille alun perin ominaisen luontaisen taimettumisherkkyytensä. Luontaisen uudistamisen onnistuminen vanhalla ojitusalueella edellyttää näin ollen vähintäänkin kevyttä maanpinnan rikkomista. Kasvillisuussukkession etenemisestä riippuu myös se, onko ojitusaluekuviolla karikkeista muodostunutta raaka-humuskerrostumaa, jonka ilmaantuminen on rahkasammalpintojen katoamisen jälkeen merkittävin luontaista taimettumisherkkyyttä heikentävä muutos vanhoilla ojitusalueilla. Päätehakkuun jälkeen pohjakerroksen kasvillisuusmuutokset ovat usein varsin hitaita varsinkin varpu- ja puolukkaturvekankailla, mikäli vedenpinnan taso ei nouse kovin korkealle. Kasvillisuuden kokonaispeittävyys laikuissa pieneni ja kehitys hidastui huomatta-vasti, kun vedenpinnan taso vastasi hyvässä kuivatustilassa olevan ojitusalueen vedenpinnan tasoa. Uudistusalan kunnostusojitus heti muokkauksen yhteydessä on siten tehokas toimen-pide pyrittäessä hidastamaan laikkupintojen peittymistä kasvillisuuteen. Mätästysaloilla suh-teellisen kookkaat, yli 25 cm:n korkuiset mättäät pysyivät pitkään kasvipeitteettöminä ja varsinkin silloin, kun ne oli tehty syvältä nostetusta hyvin maatuneesta turpeesta. Kylväen tai luontaisesti tapahtuva metsänuudistaminen on vedenpinnan tason vaihtelun (laikut ja jyrsinvaot) ja turpeen kuivumisherkkyyden (mättäät) vuoksi hyvin sääoloille herkkiä uudistamismenetelmiä. Sadannan ja lämpötilan suhteen pitkäaikaiskeskiarvoa edus-tavan kasvukauden aikana taimettumistulos on todennäköisesti parempi mätästetyllä kuin laikutetulla uudistamisalalla. Mättäät ovat taimettumiselle suotuisampia varsinkin sellaisina vuosina, jolloin herkästi vaihteleva vedenpinnan taso laikutetulla uudistamisalalla nousee loppukesän aikana liian korkealle. Tämä laikuissa havaittava vedenpinnan tason taimien syntymiselle epäedullinen vaihtelu on keskimääräisen kasvukauden aikana todennäköisempi ongelma kuin turpeen liiallinen kuivuminen mättäiden pintakerroksessa. Laikut ovat par-haimmillaan kuivien ja lämpimien kasvukausien aikana, jolloin mättäiden liiallinen kuivu-minen on todennäköisintä. Sateiden aiheuttaman vedenpinnan tason vaihtelun vuoksi laikutus on tarkoituksen-mukainen maanpinnan valmistusmenetelmä lähinnä luontaisen uudistamisen yhteydessä. Kylvö on turvallisinta tehdä mättäisiin ja mahdollisimman pian mätästyksen jälkeen ennen mättäiden pintakerrosten kuivumista.

• Saarinen, Helsingin yliopisto, Metsätieteiden laitos Sähköposti: markku.saarinen@metla.fi

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.

• Hynninen, University of Helsinki, Department of Geosciences and Geography Sähköposti: anu.hynninen@metla.fi

Suojelualueiden ekologisesti tärkeiden vanhojen metsien elinympäristöjen tunnistus ja tulkinta laserkeilauksen avulla Viimeisten vuosikymmenien aikana laaja-alaisten metsäalueiden inventointiin tarkoitetut tarkat ja kustannustehokkaat kaukokartoitusmenetelmät ovat kehittyneet nopeasti. Etenkin laserkeilausaineiston käyttö on osoittautunut tehokkaaksi suuralueiden inventointiin. Laserkeilain muodostaa kolmiulotteisen aineiston metsärakenteesta ja aineiston analysointi tuottaa hyvällä tarkkuudella perinteisiä metsikkötunnuksia (esim. puuston tilavuus hehtaaria kohti). Menetelmää käytetään metsikkökuviotasolla operationaalisesti jo monissa maissa. Tutkimukseni keskittyy muutamaan ekologisesti tärkeään ominaisuuteen (mm. suuret haavat, lehdot ja pienaukot) ja testaa laserkeilauksen mahdollisuuksia avustaa biodiversiteettitunnusten inventointimenetelmiä. Aineistona tutkimuksessani on Kolin kansallispuistosta 274 täysi-ikäistä metsikkökuviota, jotka kuuluvat viiteen eri kasvillisuusluokkaan. Tutkimuksessani selvitettiin tutkittavien biodiversitettitunnusten spatiaalisia ja temporaalisia muutoksia. Haapajatkumoa tutkittiin käyttäen useita eri aineistotyyppejä. Suuria haapoja on esiintynyt kolmasosassa Kolin kansallispuiston vanhoista metsistä koko tutkimusajanjakson (1910-2004) ajan, joka osoittaa että haapa pystyy säilymään myös vanhoissa metsissä. Laserkeilain aineiston avulla selvitettiin lehtokuvioiden tunnistamista. Laserkeilainaineiston avulla lehdot pystyttiin tunnistamaan 88.9% tarkkuudella vähemmän ravinteikkaimmista kasvupaikoista. Tämä perustuu pääasiassa kasvillisuuden vertikaaliseen vaihteluun, joka on lehtojen yksi tunnusomainen piirre. Paras luokitus tarkkuus kaikille metsätyypeille oli 58%. Laserkeilauksen avulla toteutetussa pienaukkotutkimuksessani löysin selviä eroja pienaukkojen sisällön rakenteissa käsiteltyjen ja luonnontilaisten metsien välillä. Lisäksi kasvillisuuden tiheys ja maalahopuun olemassaolo pienaukoissa ovat määriteltävissä laserkeilainaineiston avulla. Laaja-alaisten metsien inventoinnissa laserkeilausaineiston tulkinta on osoittautunut käytännölliseksi menetelmäksi myös tulkittaessa eräiden ekologisesti tärkeiden vanhojen metsien tunnuksia.

• Vehmas, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: mikko.vehmas@uef.fi

Lehtipuiden nopea kasvu ja vesominen ovat ongelmana monilla kohteilla, kuten havupuutaimikoissa, voimajohtojen alla ja tienvarsilla. Tehokkaita kemiallisia vesakontorjunta-aineita käytettiin runsaasti vielä 1980-luvulla, mutta niiden käytöstä on lähes kokonaan luovuttu haitallisten ympäristövaikutusten vuoksi. Nykyään vallitseva vesakontorjuntamenetelmä on mekaaninen vesakontorjunta raivaussahan tai -koneiden avulla. Ongelmana on, että lehtipuut kasvattavat nopeasti uusia vesoja katkaistujen tilalle ja raivaus joudutaan suorittamaan uudelleen muutaman vuoden välein. Niinpä uusien tehokkaampien ja ympäristölle ystävällisten vesakontorjuntamenetelmien kehittäminen on tulevaisuuden haaste. Biologisen vesakontorjunnan mahdollisuuksia on tutkittu 1980-luvulta lähtien mm. Hollannissa ja Kanadassa. Biologiseen vesakontorjuntaan on käytetty purppuranahakka (Chondrostereum purpureum) -nimistä lahottajasientä, jonka rihmastoa on ruiskutettu vastakatkaistuille kantopinnoille. Sienen on todettu olevan varteenotettava vaihtoehto eri lehtipuulajien vesakontorjunnassa ja sen hyödyntämisestä on kiinnostuttu viime vuosina myös Suomessa. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, soveltuuko purppuranahakka koivun biologiseen vesakontorjuntaan Suomen olosuhteissa ja tutkia sienen vaikutusmekanismeja vesomisen estäjänä kannossa. Lisäksi selvitettiin menetelmän käytöstä mahdollisesti aiheutuvia ympäristövaikutuksia. Tulokset osoittivat, että purppuranahakkakäsittely vähensi selvästi koivun vesomista: sekä kuolleiden kantojen määrä että elävien vesojen määrä per kanto väheni käsittelyn seurauksena. Käsittelyllä ei kuitenkaan ollut vaikutusta elävien vesojen pituuskasvuun. Eri sieniyksilöiden välillä oli selviä eroja tehokkuudessa estää vesojen muodostumista: sieniyksilöt, jotka tuottivat paljon ligninolyyttisiä entsyymejä, näyttivät estävän vesojen muodostumista tehokkaimmin. Käsittelyajankohdalla oli vaikutusta purppuranahakkakäsittelyn tehoon: tehokkain aika suorittaa käsittely oli touko-heinäkuussa. Pohjoismaisten ja baltialaisten purppuranahakkapopulaatioiden geneettisen monimuotoisuuden sisäinen vaihtelu oli suurta, mutta alueellisia eroja ei havaittu. Näin ollen mitä tahansa paikallista purppuranahakkakantaa voidaan käyttää vesakontorjunnassa ilman riskiä, että siirrettäisiin harvinaisia perimätyyppejä uusille alueille. Tulokset kuitenkin osoittivat, että käsitellyn alueen läheisyydessä karsituilla koivuilla voi olla suurentunut riski saada purppuranahakkatartunta keväällä. Näin ollen koivujen karsimista käsitellyn alueen läheisyydessä tulisi välttää keväällä muutama vuosi käsittelyn jälkeen.

• Vartiamäki, University of Helsinki, Department of Forest Ecology Sähköposti: hv@nn.fi

Tässä tutkimuksessa selvitettiin virkistyskäytön ja pirstoutumisen vaikutuksia kaupunkimetsien aluskasvillisuuteen ja maaperän mikrobiyhteisöön pääkaupunkiseudulla. Lisäksi vertailtiin kolmen yleisimmän metsätyypin, puolukka- (VT), mustikka- (MT) ja käenkaali-mustikkatyypin (OMT), aluskasvillisuuden kulutuskestävyyttä. Työssä havaittiin, että kasvupaikan ravinteisuuden lisääntyessä myös kulutuskestävyys lisääntyi. Tutkituista metsätyypeistä herkin oli puolukkatyypin kuivahko kangas (VT) ja kestävin käenkaali-mustikkatyypin lehtomainen kangas (OMT). Aluskasvillisuus oli kuluneinta metsiköissä, joiden ympärillä asukasmäärä oli suurin. Kun asukasmäärä kilometrin säteellä metsiköstä kasvoi 15000 asukkaalla, aluskasvillisuuden suhteellinen peittävyys väheni noin 30%. Erityisesti mustikan peittävyys väheni kulutuksen lisääntyessä. Sammalten peittävyys kaupunkimetsissä oli vain alle puolet sammalten peittävyydestä tallaamattomilla vertailualueilla. Sitä vastoin puiden taimien, erityisesti pihlajan, sekä joidenkin kestävien ruohovartisten kasvien peittävyydet olivat kaupunkimetsissä suuremmat kuin vertailualueilla. Pienissä metsäpirstaleissa lehtipuut, heinät ja ruohot olivat runsaita ja sammalet vähäisiä. Lisääntyvä virkistyskäyttö ja pirstoutuminen muuttavat siis kaupunkimetsien kasvillisuutta lehtipuu, ruoho- ja heinävaltaisemmaksi sammalten ja varpujen kustannuksella. Tutkimuksessa havaittiin, että tallauksen aiheuttama kulutus muuttaa mikrobiyhteisön rakennetta paitsi poluilla myös polkujen ympäristössä. Vaikutus ulottui yli metrin päähän poluista. Mikrobibiomassa oli 25-30% suurempi poluilla kuin tallaamattomilla alueilla. Kuitenkin mikrobiaktiivisuus biomassayksikköä kohti oli alhaisempi poluilla kuin yli metrin etäisyydellä poluista. Metsien pirstoutumisen aiheuttama reunavaikutuksen kasvu vaikuttaa mikrobiyhteisöön osin saman suuntaisesti. Metsien reuna-alueet ovat paahteisempia, tuulisempia ja kuivempia kuin metsien sisäosat. Nämä reunavaikutukset aiheuttavat suoria muutoksia sekä kasvillisuudessa että maaperän mikrobistossa. Sekä mikrobibiomassa että -aktiivisuus olivat 30-45% alhaisempia metsien reunoissa kuin metsien sisäosissa, sillä noin kahdenkymmenen metrin levyisellä reunavyöhykkeellä maaperä oli liian kuivaa kosteutta vaativille mikrobeille. Alentunut mikrobiaktiivisuus poluilla ja metsien reunoissa voi hidastaa karikkeen hajoamista ja aiheuttaa muutoksia maaperän ravinnekierrossa. Tällöin kasvien ravinteiden saanti voi heikentyä. Kaupunkimetsien alkuperäisen kasvillisuuden säilymisen ja maaperän mikrobiston normaalin toiminnan kannalta on tärkeää säilyttää riittävän suuria yhtenäisiä metsäalueita kaupungeissa. Koon lisäksi metsän muoto on tärkeä, sillä alle 40 metriä leveät metsäsuikaleet ovat kokonaan muuttunutta reunavyöhykettä. Sen sijaan esimerkiksi pyöreän, kolmen hehtaarin kokoisen metsikön pinta-alasta vähintään neljännes on reunavaikutuksen tavoittamattomissa olevaa metsän sisäosaa. Virkistyskäyttöön tarkoitettujen kaupunkimetsien suunnittelussa tulisi ottaa huomioon metsien riittävä koko sekä niiden määrä suhteessa asukaslukuun. Kulun ohjaaminen hyvin suunnitellun polkuverkoston avulla on vättämätöntä kasvillisuudeltaan herkkien alueiden suojelemiseksi.

• Malmivaara-Lämsä, University of Helsinki, Faculty of Biosciences Sähköposti: minna.malmivaara@metla.fi

Fossiilisten polttoaineiden aiheuttama ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvu on viime vuosina herättänyt runsaasti keskustelua. Kohonneen hiilidioksidipitoisuuden alentamiseksi on pohdittu muun muassa hiilen sitomista fotosynteesin avulla metsäkasvillisuuteen. Tämän takia tieteellisiä ja poliittisia tarkoituksia varten tarvitaankin alueellisia vertailukelpoisia arvioita metsien hiilitaseesta. Tässä tutkimuksessa kehitettiin menetelmiä boreaalisten kivennäismailla sijaitsevien metsien kasvillisuuden ja maaperän hiilimäärän arvioimiseksi. Nyt esitetty menetelmä pohjautuu metsäinventointitietoihin, koska ne tarjoavat hyvien otantamenetelmiensä ansiosta luotettavan pohjan hiilimäärien arvioinnille. Nyt kehitetyt menetelmät parantavat muun muassa kariketuoton ja aluskasvillisuuden biomassan arvioimista. Lisäksi tässä työssä käytetyt kaukokartoitusaineistot ja -menetelmät mahdollistavat metsäinventoinneista riippumattoman tulosten vertailun. Nyt saatuja tuloksia voidaan soveltaa Kioton sopimuksen ja YK:n edellyttämissä hiilitaseraportoinneissa. Tämän tutkimuksen tulokset soveltuvat laajojen alueiden hiilitaseiden arviointiin silloin, kun saatavilla on valmista metsäinventointiaineistoa kuten esimerkiksi metsätilastoja. Mikäli tällaista tietoa ei ole saatavilla, voidaan alustavia arvioita tehdä myös tässä tutkimuksessa esitettyjen kaukokartoitusaineistojen ja -menetelmien avulla. Vaikka nyt esitetyt menetelmät mahdollistavat boreaalisten metsien hiilimäärän arvioinnin, tulevaisuudessa menetelmiä tulee silti kehittää edelleen. Erityisesti tulee huomioida maanalaisen biomassan ja kasvien maanalaisten osien kariketuoton arvioimista. Lisäksi tulevaisuudessa täytyy edelleen kehittää menetelmiä maaperän hiilimäärän muutosten selvittämiseksi.

• Muukkonen, University of Helsinki, Faculty of Science Sähköposti: petteri.muukkonen@metla.fi

Kiinnostus metsäekosysteemejä kuvaaviin muuttujiin, joita voidaan arvioida optisilla kaukokartoitusmenetelmillä, on kasvanut viime vuosina. Kaukokartoitustekniikoiden yleinen sovellettavuus ja satelliittikuva-aineistojen spatiaalisten ja ajallisten resoluutioiden kirjo mahdollistavat kaukokartoitusmenetelmien soveltamisen terrestristen ekosysteemien rakenteen ja toiminnan laaja-alaisessa tutkimuksessa. Edellytys näiden menetelmien kehittämiselle on kuitenkin ymmärtämys mitattujen spektristen signaalien syntyyn vaikuttavista fysikaalisista tekijöistä. Pohjoisen pallonpuoliskon boreaaliset havumetsät muodostavat maapallon suurimman yhtenäisen metsävyöhykkeen. Kaukokartoituksen näkökulmasta yleisesti tunnustettu, mutta huonosti ymmärretty ilmiö on näiden havumetsien matala heijastussuhde verrattuna lehtimetsiin. Ainoa tapa tämän ilmiön ymmärtämiseen on säteilyn kulun tutkiminen havumetsien latvustossa. Väitöskirjassa tutkittiin havumetsien spektristen ja rakenteellisten tekijöiden välistä riippuvuutta empiirisissä ja simulointitutkimuksissa. Saatua uutta tietoa sovellettiin suomalaisten havumetsien lehtialaindeksin arvioimiseen optisilta satelliittikuvilta. Väitöskirjan ensimmäinen osa keskittyi latvuston mikro- ja makrotason ryhmittymisilmiön ja metsän heijastaman säteilyn välisen riippuvuuden tutkimiseen. Tulokset osoittivat, että latvuskoko ja –muoto ovat tärkeitä metsikön heijastussuhdetta muokkaavia tekijöitä. Lisäksi havaittiin, että havumetsien matalaa heijastussuhdetta lähi-infrapuna-alueella selittää pääasiallisesti versojen sisällä tapahtuva säteilyn sironta. Väitöskirjan toinen osa keskittyi lehtialaindeksin arvoimiseen optisista satelliittikuvista kasvillisuusindeksien ja metsikön fysikaalisen heijastusmallin invertoimisen avulla. Molemmat menetelmät osoittivat soveltuvuutensa lehtialaindeksin arvoimiseen. Yleinen havainto oli, että aiemmin menetelmissä vähän käytetty keskilähi-infrapuna-alue parantaa kaukokartoitettuja lehtialaindeksien estimaatteja havumetsissä.

• Rautiainen, University of Helsinki, Department of Forest Ecology Sähköposti: miina.rautiainen@helsinki.fi