Kantojen ja hakkuutähteiden korjuun vesistövaikutukset. Eero Kubin

Transkriptio

1 Kantojen ja hakkuutähteiden korjuun vesistövaikutukset Eero Kubin Bioenergiaa metsistä -tutkimus- ja kehittämisohjelman (BIO) loppuseminaari Kulttuuriareena Gloria, Helsinki

2 Sisältö 1. Tausta 2. Intensiivikokeet 3. Valuma-alueet 4. Johtopäätökset

3 Tutkimus metsänuudistamisen vaikutuksesta pintavesiin alkoi Suomessa Paltamon Kivesvaarassa jo 1974 osana laajaa Taimien elinympäristö -tutkimusta

4 Kivesvaara ja muu Metlan koetominta yhtiön mailla oli alku yhteistyölle UPM Kymmene Oyj:n kanssa -

5 Pohjavesitutkimusta varten perustettiin1980-luvulla kaksi koekenttää Hautala Pahalouhi 5

6 Nitraattitypen huuhtoutuminen osoittautui pitkäkestoiseksi 6

7 Edellä mainitut työt olivat taustalla, kun vesitövaikutustutkimusta laajennettiin vuonna 2005 UPM:n mailla kantojennostoon Metlassa hanke Kantojen noston ja hakkuutähteiden keruun ekologiset ja metsänhoidolliset vaikutukset (3475) osaksi Metlan BIO-ohjelmaa ( ) Tutkimusta täydennettiin MMM:n rahoittamalla ( ) Kantojen noston pohjavesi- ja valumaaluevaikutukset -hankkeella (7421)

8 1. Tausta 2. Intensiivikokeet 3. Valuma-alueet 4. Johtopäätökset

9 Uudet koekentät perustettiin kolmelle maantieteelliselle alueelle Kuusivaltaisia päätehakkuuleimikoita Virtaava pohjavesi ja kaltevat maastonmuodot

10 Koealojen valinta tehtiin maatutkaluotausten perusteella

11 Kaikille koealoille vastaavat koejärjestelyt 1. Kontrolli Lohko 3 2. Avohakkuu, ei muokkausta, ei istutusta 3. Avohakkuu, laikkumätästys, kuusen istutus 4. Avohakkuu, laikkumätästys, hakkuutähteen keruu 70 %, kuusen istutus 5. Avohakkuu, laikkumätästys, hakkuutähteen keruu 70 %, kantojen nosto (jää 25 kpl/ha), kuusen istutus 6. Avohakkuu, laikkumätästys, hakkuutähteen keruu 100 %, kantojen nosto 100 %, kuusen istutus Lohko 2 Lohko 1

12 Intensiivikoealoille asennettiin yhteensä 249 pohjavesikaivoa Vesinäytteitä kerätty vuodesta 2006 lähtien 4 kertaa vuodessa, analysoituja näytteitä yhteensä 3370 kpl Näytteistä määritetty sähkönjohtokyky, ph, väri, kiintoaine, NH 4 -N, N0 3 -N, PO 4 -P, P-tot, Na, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, Cu ja Al

13 Koejärjestelyihin sisältyi huolellinen taustatietojen kartoitus, mm kantojen sijainti kuusi ku kuoll. 2 kpl rako 3 kpl h.leppä 2 kpl raita 1 kpl nurkat raita 214 mm Laskennallisesti arvioidut kantotilavuudet, m 3 / ha Lohko 1 Lohko 2 Lohko 3 Lohko 4 Käsittely 5 Käsittely 6 Käsittely 5 Käsittely 6 Käsittely 5 Käsittely 6 Käsittely 5 Anjalankoski Nostetut 56,5 71,5 90,5 87, Maahan jätetyt Längelmäki Nostetut 58,7 80, ,5 45,3 58 Maahan jätetyt 3,3 0,5 2 Kivesvaara Nostetut 45, ,6 Maahan jätetyt 2,5 2,5 6 Käsittely Koealuekohtaiset kantokertymät ja lämpöarvot kuivatuoreille kannoille Kuivamassa, t Lämpöarvo, MWh Koealue Mänty Kuusi Lehtipuu Yht. Mänty Kuusi Lehtipuu Yht Paltamo 0,27 37,36 0,69 38,32 1,44 197,88 3, Längelmäki 0, ,39 23,75 1,94 116,6 7, Anjalankoski 7,68 48,31 0,43 56,43 41,49 256,07 2, Lähde: Kubin, E., Hartman, M., Ilvesniemi, H., Kokko, A., Murto, T., Pasanen, J., Piispanen, J., Pohjola, S., Seppänen, R., Tarvainen, O., Tillman-Sutela, E. ja Tolvanen A Kantojen noston ja hakkuutähteiden keruun ekologiset ja metsänhoidolliset vaikutukset (3475). Koekenttien perustaminen ja tuloksia. Metlan työraportteja-sarja. (Käsikirjoitus).

14 Myös maanpinnan rikkoutuminen mitattiin 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Paltamo, Kivesvaara Koejäsen 3 Koejäsen 4 Koejäsen 5 Koejäsen % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Längelmäki Koejäsen 3 Koejäsen 4 Koejäsen 5 Koejäsen % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Anjalankoski Koejäsen 3 Koejäsen 4 Koejäsen 5 Koejäsen 6 Maanpinnan rikkoutuminen laikkumättään teon yhteydessä Laikkukuoppa Laikkumätäs Kannonnoston aiheuttama paljas kivennäismaa Kannonnoston tai muun tekijän aiheuttama irtonaiset humuspaakut Telan rikkoma Koskematon maa Koejäsen 3: Avohakkuu, laikkumätästys, kuusen istutus Koejäsen 4: Avohakkuu, laikkumätästys, hakkuutähteen keruu 70 %, kuusen istutus Koejäsen 5: Avohakkuu, laikkumätästys, hakkuutähteen keruu 70 %, kantojen nosto (jätetty 25 kpl/ha), kuusen istutus Koejäsen 6: Avohakkuu, laikkumätästys, hakkuutähteen keruu 100 %, kantojen nosto 100 %, kuusen istutus

15 Lisäksi hakkuutähteiden määrää arvioitiin laskennallisesti ja punnitsemalla Kuivapaino kg/ha Laskennallinen määrä (Hakkila 1991) Punnittu kg/ha Hakkuutähteitä ei kerätä 70 % hakkuutähteistä kerätty Kaikki hakkuutähteet kerätty Hakkuutähteen määrä punnittiin Paltamon kaikilta koejäseniltä, sekä Längelmäellä ja Anjalankoskella koejäseniltä 6, joista kerättiin kaikki hakkuutähteet Lähde: Hakkila, P Hakkuupoistuman latvusmassa. Folia Forestalia s. Lähde: Seppänen, R., Murto, T., Pasanen, J. & Kubin, E Latvusmassan korjuu päätehakkuualoilta. Moniste. 19 s.

16 Kuvapari kantojen noston koealalta Anjalankoskelta Avohakkuu, laikkumätästys, hakkuutähteestä 70 % kerätty, kantojen nosto (jätetty 25 kpl/ha), kuusen istutus Syyskuu 2008 Heinäkuu 2010

17 Nitraattitypen huuhtoutuminen pohjaveteen NO3-N µg/l Etelä-Suomi, Anjalankoski Pohjois-Suomi, Paltamo Keski-Suomi, Längelmäki Kontrolli Ei kantojen ja hakkuutähteen korjuuta 70 % hakkuutähteistä kerätty, ei kantojennostoa Hakkuu syksyllä 2007 Kantojen nosto keväällä % hakkuutähteestä kerätty, kantoja jätetty 25 kpl/ha Kaikki kannot ja hakkuutähde kerätty

18 Kantojen nostoa seuraavana vuonna kontrolli erosi tilastollisesti merkitsevästi muista käsittelyistä NO3-N µg/l Pohjois-Suomi, ,001*** 0,001*** 0,001*** 0,001*** 3 0,001*** 1,356 1,071 0, ,001*** 1,356 9,549 9, ,001*** 1,071 9,549 9, ,001*** 0,670 9,892 9,554 Hakkuu syksyllä 2007 Keskihajonta Vaihteluväli n Koejäsen 1: Kontrolli Koejäsen 3: Avohakkuu, laikkumätästys, kuusen istutus Koejäsen 4: Avohakkuu, laikkumätästys, hakkuutähteen keruu 70 %, kuusen istutus Koejäsen 5: Avohakkuu, laikkumätästys, hakkuutähteen keruu 70 %, kantojen nosto (jätetty 25 kpl/ha), kuusen istutus Koejäsen 6: Avohakkuu, laikkumätästys, hakkuutähteen keruu 100 %, kantojen nosto 100 %, kuusen istutus Testaus: Siegel-Castellanin epäyhtälöllä Lähde: Kokko, A Kantojennoston ja hakkuutähteiden korjuun vaikutus pohjaveden laatuun. Opinnäytetyö, Rovaniemen ammattikorkeakoulu.

19 Nitraattitypen huuhtoutumisessa havaittavissa edelleen kohoava trendi 2011 NO3-N µg/l Keski-Suomi, Längelmäki Kontrolli Ei kantojen ja hakkuutähteiden korjuuta 70 % hakkuutähteistä kerätty, ei kantojen nostoa 70 % hakkuutähteistä kerätty, kantoja jätetty 25 kpl/ha Kaikki kannot ja hakkuutähteet kerätty

20 1. Tausta 2. Intensiivikokeet 3. Valuma-alueet 4. Johtopäätökset

21 Valuma-aluetutkimus aloitettiin 2010 Oijusluoma Hakkuu ja kantojen nosto 2010, maanmuokkaus ja viljely 2011 Katajavaara

22 Oijusluoma, valuma-alue 10 Biomassan talteenotto tehty käytännön metsänhoitosuositusten mukaisesti Katajavaara, valuma-alue 1 Kaikki kannot ja hakkuutähteet korjattu

23 Myös valuma-aluekokeilla nitraattihuuhtouma erottuu muusta aineistosta Hakkuu ja kantojen nosto 2010, maanmuokkaus ja viljely 2011 Näytteiden määrä: 2007: n = 4, 2008: n = 13, 2009: n = 13, 2010: n = 12, 2011: n = 14

24 Valumaveden kokonaistyppipitoisuus Hakkuu ja kantojen nosto 2010, maanmuokkaus ja viljely 2011 Näytteiden määrä: 2007: n = 4, 2008: n = 13, 2009: n = 13, 2010: n = 13, 2011: n = 14

25 1. Tausta 2. Intensiivikokeet 3. Valuma-alueet 4. Johtopäätökset

26 Avaintulokset ja johtopäätökset Tutkimus rajoittuu uudistuskypsiin metsiin kangasmailla, turvemaita ei sisälly tähän tutkimukseen Ravinnehuuhtouma kasvoi kaikilla käsittelyillä kontrollimetsään verrattuna Erityisesti nitraattitypellä oli kohoava trendi Maksimipitoisuutta ei saatu vielä esille tässä jaksossa

27 Kantojen noston yksiselitteistä muita suurempaa vesistövaikutusta ei toistaiseksi voitu osoittaa. Seurantatutkimusta pitää jatkaa vaikutusten keston ja eri korjuutapojen eron luotettavuuden selvittämiseksi. Tähänastisten tulosten perusteella näyttää kuitenkin siltä, että tarkempi biomassan talteenotto, mukaan lukien kannot, pienentää vesistövaikutusta Mitatut nitraattipitoisuudet jäivät alle juomavedelle asetettujen laatuvaatimusten. Tässä aineistossa keskiarvotarkastelun perusteella NO 3 -N enimmillään noin 3 mg/l NO 3 -N ilmoitettu enimmäispitoisuus on 11 mg/l (NO 3-50 mg/l) (Sosiaali- ja terveysministeriön asetus 2001)

28 Lopuksi Palaan vielä alussa esitettyihin tuloksiin ja korostan pitkäaikaisen seurantatutkimuksen merkitystä Seuraavat kolme diaa on esitetty mm. Euroopan metsäkomission Lissabonin kokouksessa, ja asia mainittiin myös pöytäkirjassa

29 Pohjavesiseuranta Hautalan koekentällä Paltamon Kivesvaarassa NO 3 - N µg/l Kontrolli Hakkuutähteet jää Avohakkuu:

30 Pohjavesiseuranta Hautalan koekentällä Paltamon Kivesvaarassa NO 3 - N µg/l 5 vuoden seuranta Kontrolli Hakkuutähteet jää Avohakkuu:

31 Pohjavesiseuranta Hautalan koekentällä Paltamon Kivesvaarassa NO 3 - N µg/l Pitkäaikainen seuranta Kontrolli Hakkuutähteet jää Avohakkuu:

32 Metla Vantaa Hannu Ilvesniemi Markus Hartman Metla Joensuu Leena Finér Kiitokset UPM-Kymmene Oyj Yara Suomi Oy Metsähallitus Oulun Yliopisto/Oulangan tutkimusasema GTK

33 Lisäksi hankkeessa mukana Muhoksella/Oulussa Professori Anne Tolvanen: kasvillisuuden sukkessio Vanhempi tutkija Eila Tillman-Sutela: siemen ja taimettuminen Tutkija Oili Tarvainen: juuristotutkimus Varttunut tutkija Juha Piispanen: kemialliset analyysit PhD Student Jiri Kremsa: mallinnus Metsätalousinsinööri Jorma Pasanen: pohjavesinäytteet, taimettuminen Suunnittelija Ari Kokko: www, aineistot Tutkimusavustaja Reijo Seppänen: valumavesinäytteet Tutkimusavustaja Tanja Murto: aineistot, hankesihteerin työt, taimettuminen Tutkimusmestari Tuula Aspegren: graafiset työt Metsätalousinsinööri Seppo Pohjola: valuma-alueiden töiden organisointi Muhoksen toimipaikan laboratoriohenkilökunta: kemialliset analyysit Esityksen valmistelu yhteistyössä Eero Kubin, Ari Kokko ja Tanja Murto

34 Kiitos