Artikkelit jotka sisältää sanan 'boreal forests'

Kasvien, myös puiden, tiedetään päästävän ilmakehään metaania (CH₄), mutta kasvien välittämiä metaanipäästöjä on tutkittu lähinnä ruohovartisilla kasveilla. Puiden latvustojen metaanipäästöt ovat todennäköisesti suurelta osin peräisin aerobisesta, ei-biologista alkuperää olevasta prosessista. Aerobista metaanin syntymistä kasveissa ei ole tutkittu läpikotaisin, minkä takia arviot tämän lähteen maailmanlaajuisista kokonaispäästöistä ovat epävarmoja ja vaihtelevat suuresti, välillä 0–240 Tg vuodessa.

Tässä tutkimuksessa tutkittiin fysiologisten ja ympäristön muuttujien vaikutuksia lehvästön metaanivoihin mittaamalla boreaalisten havupuiden versojen metaaninvaihtoa ulkona ja kasvihuoneessa. Suurin osa mittauksista tehtiin metsämännyn (Pinus sylvestris L.) taimilla, joka on yksi tärkeimmistä boreaalisen havumetsävyöhykkeen puulajeista. Mittaukset tehtiin kammiomittausmenetelmällä käyttäen reaaliaikaisia, absorptiospektroskopiaan perustuvia kasvihuonekaasujen mittalaitteita. Mittaukset tehtiin joko käsin, tai automaattisella mittausjärjestelmällä, joka kehitettiin helpottamaan manuaalisiin mittauksiin liittyviä ongelmia.

Metsämännyt versoista tuli kaikissa koeasetelmissa pieniä mutta merkittäviä metaanipäästöjä. Päästöt olivat riippuvaisia valosta, lisääntyivät ilman lämpötilan kohotessa, ja eivät olleet riippuvaisia fotosynteesistä tai kuivuudesta. Päästöt olivat suurempia auringonvalossa kuin keinovalon alla silloinkin, kun keinovalo sisälsi UVA-säteilyä. Tulokset kertovat, että metsämännyn latvustossa syntyy metaania samankaltaisessa prosessissa, kuin mikä on aiemmin kuvattu ruohovartisilla kasveilla, mutta nämä päästöt ovat pienempiä kuin alkuperäiset arviot aerobisesta metaanipäästöstä. Boreaalisten metsien latvustot ovat metaanin lähde, joka voi pienentää kivennäispohjaisen metsämaan ylläpitämää metaanin nielua noin 5 %:lla.

• Tenhovirta, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences https://orcid.org/0000-0001-5600-6274 Sähköposti: salla.tenhovirta@helsinki.fi

Boreaaliset metsät muodostavat kolmasosan maapallon metsistä. Ilmastonmuutos vaikuttaa merkittävästi boreaalisten metsien kasvuun ja tuotokseen. Tulevien muutosten tarkempaan ennustamiseen tarvitsemme kuitenkin parempaa tietoa siitä, miten metsät ovat reagoineet ilmaston muuttumiseen menneisyydessä.

Tässä tutkimuksessa käytettiin uusia työkaluja herkästi ympäristönmuutoksiin reagoivan δ¹³C-signaalin (hiilen vakaiden isotooppien ¹²C/¹³C suhde) määrittämiseen männyistä. Määrityksiä tehtiin mäntypuiden eri osista (lehdet, lustot) kahdella Suomessa sijaitsevalla koealalla.

Tulosten mukaan puut käyttävät pääosin kuluvan kasvukauden yhteytystuotteita biomassansa rakentamiseen, mikä osoittaa, että biomassan δ¹³C-signaalia voidaan käyttää kyseisen vuoden ympäristöolosuhteiden määrittämiseen. Vuoden sisäinen vaihtelu ympäristömuuttujissa näkyi tarkasti lehdestä eristetyn sakkaroosin δ¹³C-signaalissa, mutta vääristyneenä lehden koko biomassan δ¹³C-signaalissa, minkä vuoksi lehtibiomassan δ¹³C-signaalin käyttö ympäristömuuttujien ennustamisessa ei ole suoraviivaista. Lisäksi lehtitason δ¹³C signaalin tulkinnassa tulisi tuntea paremmin lehden mesofyllikonduktanssin vaihtelu sekä yhteytystuotteiden ajallinen integraatio. Puiden lustojen δ¹³C-signaalissa näkyi myös puun kasvukauden aikainen vaihtelu veden käytön tehokkuudessa, mikä on olennainen tekijä arvioitaessa puun vesi- ja hiilitasetta. Lustojen δ¹³C-muutosten avulla voidaankin hyvin tutkia puiden hiilen ja veden käytön lyhyen aikavälin dynamiikkaa. Tämä on hyödyllistä erityisesti jos vesi- ja hiilitasetunnuksia ei ole jostain syystä mitattu tai käytettävissä.

Tämä tutkimus syventää ymmärrystämme siitä miten ympäristön muutos näkyy puiden lehtien δ¹³C-signaalissa ja miten tämä signaali muuttuu yhteytystuotteiden kulkeutuessa puuaineen rakenteeksi (lustot). Tieto auttaa paremmin tulkitsemaan puiden eri osien δ¹³C-signaaleja sekä ymmärtämään, miten puut pärjäävät ilmaston muuttuessa.

• Tang, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Sähköposti: yu.tang@helsinki.fi

Metsäbiomassan tuotannon ja käytön mahdollisuudet ilmastonmuutoksen hillinnässä boreaalisissa metsissä Tämän työn tavoitteena oli tutkia metsäbiomassan tuotannon ja käytön mahdollisuuksia ilmastonmuutoksen hillinnässä boreaalisissa metsissä hyödyntämällä metsäekosysteemimallinnuksen ja elinkaariarvioinnin menetelmiä. Työssä tutkittiin metsänhoidon (harvennusohjelman intensiteetin, typpilannoituksen ja kiertoajan), harvennusintensiteetin (ainespuu, hakkuutähteet, kannot) ja ilmastonmuutoksen vaikutuksia Suomessa ainespuun ja energiabiomassan tuotokseen kiertoajan yli. Lisäksi tutkittiin hiilineutraalisuutta ja metsäbiomassan tuotannon ja käytön nettoilmastovaikutuksia korvattaessa fossiilis-intensiivisiä materiaaleja ja polttoaineita. Näiden lisäksi tutkittiin myös tarvetta sopeuttaa kuusen, männyn ja koivun uudistamista eri kasvupaikkatyypeillä ja alueilla Suomessa ilmaston lämmetessä. Tulokset osoittivat, että muuttamalla nykyistä metsänhoitoa (harvennukset ja lannoitus) ja harvennusintensiteettiä (ainespuu, hakkuutähteet, kannot) voidaan lisätä metsäbiomassan tuotosta, metsien hiilen sidontaa ja varastoja kuten myös metsäbiomassan tuotannon ja käytön ilmastohyötyjä. Suurin ilmastohyöty saavutettiin, kun ylläpidettiin korkeampaa puustopääomaa verrattuna nykyisiin metsänhoitosuosituksiin ja käytettiin typpilannoitusta kiertoajan kuluessa (60 – 80 vuoden kiertoaika). Ilmastohyödyt kasvoivat myös kun ainespuuta ja energiabiomassaa (hakkuutähteet ja kannot päätehakkuusta) käytettiin korvaamaan fossiilis-intensiivisiä materiaaleja ja polttoaineita. Tämän työn mukaan metsäbiomassan tuotannon ja käytön ilmastohyötyjen lisääminen voi toisaalta vähentää jossain määrin metsäbiomassan tuotannon kannattavuutta. Ilmastovaikutukset vaihtelivat myös ajan yli riippuen ympäristöolosuhteista (ilmasto ja kasvupaikka), metsien rakenteesta ja fossiilisten materiaalien ja polttoaineiden korvauksessa käytetystä metsäbiomassaositteesta (ainespuu ja energiabiomassa). Tulosten mukaan vähittäinen metsänhoidon sopeuttaminen ilmastonmuutokseen on tarpeen tulevaisuudessa. Paikalliset ympäristöolosuhteet, metsien rakenne (ikä- ja puulajisuhteet) ja ilmastonmuutoksen mahdolliset vaikutuksen eri aikajänteillä on huomioitava, jotta voidaan täysin hyödyntää ilmastonmuutoksen hyödyt ja vähentää haittoja.

• Torssonen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: piritta.torssonen@uef.fi

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella metsänhoidon ja ilmastonmuutoksen vaikutuksia energiabiomassan ja ainespuun tuotantoon boreaalisissa metsäekosysteemeissä Suomessa. Tämän lisäksi tutkittiin sekä metsänhoidon että ilmastonmuutoksen vaikutuksia metsäekosysteemien hiilivarastoihin ja hiilidioksidivaihtoon. Ensiksi tarkasteltiin ekosysteemimallin avulla eri harvennuskäsittelyjen vaikutuksia metsien kasvuun, ainespuun tuotantoon ja hiilen varastoihin sekä nykyilmastossa että muuttuneessa ilmastossa 90 vuoden ajanjaksolla (Artikkeli I). Samalla tavalla tutkittiin energiabiomassan potentiaalia ja harvennusten ja muuttuneiden ilmasto-olosuhteiden vaikutuksia samanaikaisesti ainespuun tuotantoon ja hiilen varastoihin (Artikkeli II). Työssä kehitettiin myös elinkaarityökalu, jolla voidaan arvioida metsätuotannon CO₂-vaihtoa (Artikkeli III). Työkalua käytettiin ekosysteemimallisimulointien yhteydessä eri metsänhoitotoimenpiteiden (istutustiheys ja harvennuskäsittelyt) vaikutuksien arvioimiseen energiabiomassan tuotannossa ja tuotannon CO₂-päästöjen arvioimisessa 80 vuoden kiertoaikaa käyttäen (Artikkeli III&IV). Tulosten perusteella muuttuneet ilmasto-olosuhteet lisäsivät energiabiomassapotentiaalia, ainespuun tuotantoa ja hiilen sitoutumista ja hiilen varastoja metsäekosysteemeissä koko Suomessa. Vaikutukset olivat suhteellisesti suurempia Pohjois-Suomessa kuin Etelä-Suomessa (Artikkelit I&II). Kun harvennusrajojen pohjapinta-aloja laskettiin nykysuosituksista, ainespuun hakkuut ylittivät kasvun, ja metsäekosysteemien hiilen varastot pienenivät (Artikkeli I). Kun rajoja puolestaan nostettiin, tämä lisäsi samanaikaisesti energiabiomassaa, ainespuuta ja hiilen varastoja sekä nykyilmastossa että muuttuneissa ilmasto-olosuhteissa (Artikkeli II). Tässä työssä kehitetty elinkaarityökalu mahdollisti myös metsätuotannon CO₂-vaihdon tarkastelut (Artikkeli III). Kun työkalua käytettiin ekosysteemimallisimulointien yhteydessä, havaittiin, että muuttuneissa ilmasto-olosuhteissa lisääntynyt biomassan kasvu ei kompensoinut hajotuksen ja biomassan polton päästöjä Etelä-Suomessa. Tämän lisäksi metsänhoitotoimenpiteiden aiheuttamien päästöjen vaikutus CO₂-vaihtoon oli pieni verrattuna ekosysteemin aiheuttamiin vaikutuksiin (Artikkeli III). Näiden lisäksi havaittiin, että istutustiheyden lisääminen yleisesti käytetystä tiheydestä, 2000 tainta ha⁻¹, lisäsi energiabiomassan tuotantoa energiapuuharvennuksessa, mutta se vähensi myös metsänhoitotoimenpiteistä johtuvia CO₂-päästöjä (Artikkeli IV). Tulosten perusteella voidaan sanoa, että metsänhoidolla voidaan vaikuttaa ratkaisevasti metsäekosysteemien tuotannon ilmastovaikutuksiin. Yhdistetyt ekosysteemimallisimuloinnit ja elinkaaritarkastelut mahdollistavat ekologisesti kestävän energiabiomassan ja ainespuun tuotannon tarkastelut yhdessä metsien muiden ilmastonmuutoksen sopeutumisvaihtoehtojen kanssa.

• Alam, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: ashraful.alam@uef.fi

Erilaisten puuston biomassa-arviointimenetelmien vertailu on yhä tärkeämpää, jotta metsien biomassan hiilimäärää voidaan arvioida entistä luotettavammin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kahden eri ikäisen havupuumetsikön puuston biomassa Etelä-Suomessa (61°50' N, 24°22' E). Nuorempi metsikkö oli 30-vuotiasta mäntymetsää (Pinus sylvestris) ja vanhempi metsikkö 130-vuotiasta mänty–kuusi (Picea abies) sekametsää. Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti vertailemaan erilaisten arviointimenetelmien luotettavuutta ja soveltuvuutta. Vanhan metsikön runkobiomassan vuosittainen kasvu vaihteli sigmoidaalisen yhtälön mukaisesti. Sovitettu käyrä saavutti huipputason puiden ollessa satavuotiaita, jolloin aluskasvustona olevien kuusten biomassa kasvoi 1 kg v^–1 ja valtapuuston muodostavien mäntyjen biomassa 7 kg v^–1. Nuoren metsikön puuston biomassaksi arvioitiin noin 70 Mg ha^–1 ja vanhan metsikön puuston biomassaksi noin 220 Mg ha^–1. Tutkimusmetsiköitä ympäröivän alueen (58.00–61.13° N, 14–34° E, 300 m m.p.y.) havupuumetsiköiden puuston biomassakertymä seurasi sigmoidaalisesti metsikön ikää. Korkeimmillaan puustobiomassa oli 140-vuotiaissa metsiköissä 200 Mg ha^–1. Vanhassa tutkimusmetsikössä puilla kasvavan jäkälän biomassa oli 1,63 Mg ha^–1, josta yli puolet oli kuolleilla oksilla. Maassa karikkeella jäkälää kasvoi 0,09 Mg ha^–1. Vertailun mukaan erilaisilla arviointimenetelmillä saatujen biomassatulosten välillä saattaa olla huomattavia eroja. Sen vuoksi puuston biomassan arviointimenetelmiä käytettäessä onkin syytä kiinnittää huomioita niiden soveltuvuuteen ja virhearviointiin.

• Liu, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry Sähköposti: chunjiang.liu@hotmail.com

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