Turvemaiden rooli ilmastonmuutoksessa millainen käyttö on ilmaston kannalta järkevää. Kari Minkkinen Metsätieteiden laitos, HY

Transkriptio

1 Turvemaiden rooli ilmastonmuutoksessa millainen käyttö on ilmaston kannalta järkevää ja kestävää? Kari Minkkinen Metsätieteiden laitos, HY

2 Sisältö Miten metsäojitus ja metsätalous on vaikuttanut t soihin? Mitä suometsiä tulisi käsitellä ilmastonäkökulmasta?

3 Suomen suot ja metsäojitus tus Metsätaloudellisesti kannattamattomia ojitusalueita vähintään 0.83 milj. ha

4 Kasvihuonekaasut soilla Luonnontilainen Suo Ilmakehän kasvihuonekaasut: CO 2, CH 4 & N 2 O CO CO 2 2 CH 4 Foto- Respiraatio synteesi Metsäojitettu suo Ilmakehän kasvihuonekaasut: CO 2, CH 4 & N 2 O CO CO N 2 2 O CH 2 4 Lannoitus- Foto- vaikutus Resp. synteesi NO 3 Kasvillisuus Puusto Hapellinen turve Hapellinen hajotus Karikevuo Denitrifikaatio OJA Karikevuo Hapeton hajotus Turpeen kertyminen Hapellinen turve Hapellinen hjt hajotus Hapeton turve Hiilen kertyminen Hapeton turve Hapeton hajotus 4

5 Maahengitys kasvaa ojituksen jälkeen Suorassa suhteessa vedenpinnan tasoon (60 cm asti) Jos orgaanisen aineen hajotuksesta aiheutuva päästö ylittää tuotoksen, johtaa tämä maan hiilivaraston vähenemiseen undrained drained (Silvola et al: J. Ecol 1996, 84: )

6 Metsäojitettujen tt j soiden KHK-taseet t Mitä tutkimuksia on olemassa? Kaasupäästömittaukset kammioilla, alkaen 1980-luku (Silvola ym. 1986, 1996) - eivät taseita, vaan hengityksen päästöjä Hiilivarastonmuutosmittauksia (Minkkinen ja Laine 1998, Minkkinen ym. 1999) Kaasumittauksia ja mallituksia (Minkkinen ym. 2007, Ojanen ym. 2010, 2011) Hiilivarastonmuutosmittauksia (Simola ym. 2010) Koko metsikön kaasutasemittauksia (Lohila ym. 2008, 2011, julkaisemattomat) t) Ulkomaisia tutkimuksia niukasti

7 Minkkinen & Laine 1998 turvenäyteaineisto 875 näytepistettä (turveprofiilia) 280 ojitetulla suolla Luonnontilaisten tiheysaineisto i i t n. 400 profiilia/200 koealaa Vertailu: turpeen hiilivarasto samalla paikalla ennen ja 60 v. jälkeen ojituksen Painuminen ja hiilitiheysmuutos 80 cm asti.

8 Turpeen hiilivaraston muutoksen määritys (C ojit C lutil)

9 Lakkasuon aineisto - siitepölyanalyysit yy UD55 UD45 UD35 UD25 UD15 DR5 DR15 DR25 DR35 Depth (cm) Proportion of alnus + betula pollens (%)

10 EC mittaukset Lettosuo, Mtkg Kalevansuo, Vatkg Kuva: Kari Minkkinen

11 Manuaaliset kammio mittaukset CO2, CH4, N2O eri respiraatio-komponentit tit kariketuotos -> hiilitaseen mallitus

12 1000 Maan hiilitaseita metsäojitetuilla boreaalisilla soilla nielu (+), g C m-2 a-1 Hiilen päästö (-) / Minkkinen and Laine 1998 Minkkinen et al 1999 Simola ym Ojanen et al Kalevansuo_EC Lettosuo_EC Alkkia_EC (Lohila 2008) Flanagan2011_EC_dryUD Turetsky 2011 Meyer et al (temp.)

13

14

15 Minkkinen & Laine 1998 vs. Ojanen ym. 2013: suotyyppi Karut nieluja, rehevät lähteitä = Karut nieluja, rehevät lähteitä

16 Minkkinen & Laine 1998 vs. Ojanen ym. 2013: ilmasto Päästöt lisääntyvät pohjoiseen <> Päästöt lisääntyvät etelään

17 Ojanen et al. 2013: The current greenhouse gas impact of forestry-drained boreal peatlands Maan hiilitaseeseen vaikuttaa: Pohjaveden keskisyvyys Suotyyppi: karut vs. rehevät Puuston sidonta suurempi kuin turpeen hajotus: kokonaisvaikutus: KHK-nieluja (Ojanen et al. 2013)

18 Hajotus vs. kariketuotos t Kariketuotos, g CO 2 m -2 vuosi -1 (Ojanen et al. 2013)

19 EC mittaukset Rehevä: lähde Karu: nielu emission of CO g CO month -1 2 m CO 2 m -2 ) Monthly NEE (g Kuva: Kari Minkkinen

20 (Minkkinen et al. 1999) Pitkäaikainen C-taseen muutos Lakkasuo 100 Chang ge in C balance (g C m -2 a -1 ) tree stand peat ground vegetation total VSN 2 - VSR 3 - IR 4 - RaTR

21 Lyhytaikainen y muutos, pieni kuivatus, Lakkasuo VSN Control Drawdown Control Drawdown Control Drawdown Control Drawdown Impact: -195 g CO2 Impact: -306 g CO2 Based on Riutta et al. 2007

22 Biomass, short-term and long term change, Ground vegetation Lakkasuo Trees Sphagna other moss herbs leaves woody mat. Pine Spruce Birch ud dr4 dr44 ud dr4 dr44 ud dr4 dr44 Ombrotrophic Oligotrophic Mesotrophic ud dr4 dr44 ud dr4 dr44 ud dr4 dr44 Ombrotrophic Oligotrophic Mesotrophic (Anttila, 2008)

23 Above ground litter production, short-term and long term change, Lakkasuo 2 season -1 mass, g m -2 dry m Sphagna Other mosses herbs leaves needles woody mat. cones ud dr4 dr44 Ombrotrophic ud dr4 dr44 Oligotrophic ud dr4 dr44 Mesotrophic (Anttila, 2008)

24 Decomposition rates, short-term and long term change, Lakkasuo Fig. 3 Decomposition rates at the community level (weighted average of decomposition rates of the litter types present at the given nutrient and WT regime plot; annual input of each litter type (g m-2) in year 1 and year 2 used as the weight). Strakova et al. 2011

25 Strakova et al Two year litter production- decomposition balance, Lakkasuo

26 Eli ojituksen jälkeen turpeen hajotus lisääntyy kariketuotos lisääntyy pintaan kertyy erityisesti rämeillä uutta humusta, jopa nopeammin kuin luonnontilaisilla Mutta riittääkö tämä kompensoimaan alapuolisen turpeen hajotuksen ja Onko tilanne sama kaikilla suotyypeillä?

27 Case karun rämeen ojitus: Kalevansuo A clear C sink in all years 2006 C sink smaller: Dry summer (low GPP) Late spring (low GPP) Warm fall (high R) Tree stand total C sequestration: 600 g CO2 m -2 a -1 (ag: 460) Soil (litter, peat) CO2 sink of 270 g CO2, i.e. 74 g C m -2 a -1. CH4 sink of 0.1 g m -2 a -1. Net leaching estimated at 10 g C m -2 a -1. The peatland would be a C sink even if trees were harvested.

28 Mutta onko Kalevansuo ollut aina hiilen 20 nielu? Simuloitu kehitys: Soil C stock Tree C stock_unthinned Tree C stock_thinned Soil OM Decay_CO Litter Production_CO L-D_CO2-200 DOC-C -300 CH4-C Soil C-balance

29 Case rehevän suon ojitus: Lettosuo Ecosystem a C source (ca 100 g CO2 m -2 a -1 ) Years very dff different: 2010: : : 238 Tree stand total C sequestration ca 1000 g CO 2 m -2 a -1 (ag: 780) Soil C loss of ca. 300 g C m -2 a -1

30 Ojituksen vaikutus hiilivarastoihin, KHKpäästöihin ja säteilypakotteeseen metaanipäästö pienenee 10 -> 0 g CH4 a-1 turve hajoaa 14 g C m-2 a-1 (netto) Laskelmassa turve hajoaa 14 g C m-2 a-1 (netto) (Laine et al. 1997)

31 Turpeen hajoamisnopeuden vaikutus kg m-2 limäärä tur rpeessa ja puustossa, Peat_ud Peat_dr Total 1 Total 2 Peat_Lettosuo Total 1 Lettosuo Total 2 Lettosuo 14 g C m-2 a-1 (Laine et al. 1997, Lakkasuo) Hiil g C m-2 a-1 (Lettosuo, mittaukset ) (Redrawn from Laine et al. 1997)

32 Onko suometsätalous kestävää? Puuston vs. maan hiilivarastot Ojitettaessa siirtyy keskimäärin 6 kg C m-2 puustoon pois ilmakehästä. Määrä riippuu metsiköstä (kasvupotentiaali) ja metsätaloustoimenpiteistä (kuinka usein hakataan) Puutuotteissa (sellu ja paperi) varasto vain 0.6 kg Jos maaperä (turve) hajoaa ja päätyy ilmakehään, voi metsätalous olla kestävää, jos hävikki on korkeintaan sama 6-7 kg/m2 Luonnontilaisen suon turpeessa hiiltä keskimäärin 50 kg/m3, ojitetussa 75 kg/m3. Luonnontilaista turvetta saa hävitä siis korkeintaan 12 cm. Runsaspuustoisessa korpikuusikossa (Rhtkg, Mtkg) puustoon sitoutuu enemmän hiiltä (8-9 kg/m2), mutta myös alkupuusto on suurempi, joten muutos on samaa luokkaa (6 kg/m2) PtkgII Männikkö (Laine et al. 1997)

33 EC-measured peatland C balances - without harvesting warming impact cooling impact Cropland, barley Cropland, grass Afforested cropland Drained forest, nutrient poor Drained forest, nutrient rich Lohila, presentation in Suoseura 2012

34 EC-measured peatland C balances - with harvesting (= soil balance) warming impact cooling impact Cropland, barley Cropland, grass Afforested cropland Drained forest, nutrient poor Drained forest, nutrient rich Lohila, presentation in Suoseura 2012

35 Entäpä albedo: kompensoi osan puuston nieluvaikutuksesta Ilmastovaikutus samaa luokkaa puuston hiilen sidonnan kanssa mutta vastakkainen eli ilmastoa lämmittävä! (Lohila et al. 2010)

36 Albedo Maan kaasut vs. albedo Maa+puut vs. albedo albedon vaikutus = n. 5 g metaania

37 Muiden metsätaloustoimenpiteiden Hakkuut Hakkuutähteet Maanmuokkaus vaikutuksia

38 O 2 m 2 day 1 gco Hakkuut Hakkuualue selvä hiilen lähde useita vuosia hakkuun jälkeen (~550 g C/season) Pintakasvillisuus kärsii, mutta toipuu hitaasti A R ECO NEE P G Mäkiranta ym

39 Hakkuutähteiden vaikutus turvemaahan RTOT RTOT_LR CO2 m-2 h-1 g N2O N2O_LR mg N2O m-2 day (Mäkiranta et al. 2011) 0 ay-1 mg CH4 m-2 d CH4 CH4_LR Jan Apr Jul Oct Jan Apr Jul Oct Jan Apr Jul Oct Jan

40 Hakkuutähteiden vaikutus turvemaahan Results 3500 suggest priming, or 3000 moisture/ 2500 temperature 2000 effects CO2 eq m-2 season n R TOT _LR R TOT dec_lr dco2 dn2o

41 Maanmuokkauksen k vaikutus (Pearson et al. 2012)

42 Maanmuokkauksen k vaikutus Muokkauksen vaikutus vähäinen mättään pohjalla pidemmälle hajonnutta materiaalia, joka hajoaa hitaasti, vaikka käännetään pintaan. (Pearson et al. 2012)

43 Ojitettujen j soiden hiilitaseet Onko jotain opittu? Taseet vaihtelevia! Vaihtelu ei kuitenkaan kokonaan johdu epätarkoista menetelmistä. Kasvupaikan ravinteisuus vaikuttaa: Nielut karuhkoja soita, mäntyvaltaisia, avoimia, rehevä pintakasvillisuus, huonohko kuivatus Rehevät suot lähteitä: suurempi turpeen hajotus, vähemmän pintakasvillisuutta, parempi kuivatus Puuston hiilensidonta id ja kariketuotos merkittävässä ä ä asemassa. Rehevien ojitusalueiden puuston nopea kasvu ei kuitenkaan näytä kompensoivan vastaavasti turpeen nopeutunutta hajotusta.

44 Ojitettujen j soiden hiilitaseet Onko jotain opittu? Metsätaloudessa pidettävät, puunkasvultaan parhaat paikat ovat lähteitä ja tullevat olemaan lähteitä. Hakkuut lisäävät päästöjä, koska sitova kasvillisuus häviää joksikin aikaa. Metsätaloudesta poistuvat, karut, ovat enimmäkseen nieluja ja tulevat todennäköisesti pysymään nieluina ilman toimenpiteitä niin kauan kun puuston kasvu jatkuu.

45 Entä tulevaisuus?

46 Tg C Hiilen määrä Pohjois-Pohjanmaan Pohjanmaan suopuustossa, skenaariot ojitetut TEM, Risu+, Nykyilmasto H&H, Risu-, Nykyilmasto TEM, Risu+, Ilmastonmuutos H&H, Risu-, Ilmastonmuutos ojittamattomat Salminen & Sievänen, Minkkinen &Ojanen

47 PP:n metsänkasvatuskelvottomat t k tt t Metsänkasvatuskelvottomat, KHK-taseet Metsänkasvatuskelvottomat, GWP100 Gg KHK/ vuosi CO2 CH4 N2O Gg CO2 ekv v. / vuosi CO2 CH4 N2O Yhteensä Minkkinen & Ojanen

48 Soiden päästöskenaariot ilmaston muuttuessa Ilmastonmuutos: monensuuntaisia vaikutuksia, ei yksimielisyyttä lisääntyvätkö päästöt enemmän kuin sidonta. Sateisuus lisääntyy mutta koska k lämpötila ja haihdunta myös kasvavat, maan kosteuden muutoksesta ei luotettavia ennusteita Kasvukauden piteneminen: kevät vs. syksy (lämpö vs. valo- ja sen puute) Myös kasvillisuusyhteisöjen i muutos muuttaa KHK-päästöjä: ombrotrofisoituminen: CO2, CH4 48

49 Johtopäätöksiä: Soiden metsätalouskäyttö? Voidaanko soita ylipäänsä käyttää metsätalouteen kestävästi? Kestävyys hiilimielessä: turvekerrokset säilyvät! Tällöin soiden käytön pitäisi keskittyä alueille, joilla maan hiilitase on positiivinen, vaikka kuivatus on kunnossa ja puut kasvavat. Onko meillä tällaisia paikkoja? On. Ne ovat niitä karuja, puustoisia alueita, varputurvekankaita, joilla sammalkasvu jatkuu ojituksen jälkeenkin. Suuri osa muista alueista, erityisesti ne metsänkasvultaan parhaat kohteet, ovat hiilen lähteitä. Eivät ole kestävällä pohjalla, koska maan hiili siirtyy ilmakehään vähitellen. Näitä paikkoja ovat hyväkasvuiset ojitusalueet, korvet ja ravinteikkaat rämeet (Rhtkg, Mtkg, Ptkg). Todennäköisesti myös kaikkein karuimmat ojitusalueet (Jätkg) ovat lähteitä, koska vedenpinnan lasku on aiheuttanut hajotuksen kiihtymisen, mutta ei tuotoksen lisäystä. Hyvin ohutturpeiset korvet (10 cm) eivät voi menettää maan hiiltä enempää, kuin mitä puusto kerryttää. Periaatteessa kestävää. Kunnostusojituksia kannattaa välttää: lisäkuivatus nostaa päästöjä sekä ilmaan että vesistöihin. PUUSTO huolehtii htii kuivatuksesta! k t Avohakkuiden välttäminen ja siirtyminen jatkuvaan kasvatukseen voisi olla järkevää ilmastomielessä (kariketuotokseen ei tule katkosta).

50 Johtopäätöksiä: Soiden metsätalouskäyttö? Kestävyys ilmastomielessä: hiilen lisäksi metaani huomioitava, lyhyellä tähtäimellä sen vaikutus on huomattava. Vaikuttaa ennallistamisen järkevyyteen. Toisaalta albedon muutos vastakkainen. Metsätaloudellisesti kannattamattomien soiden käyttö: ennallistumaan jättäminen säilyttää (kasvattaa) hiilivarastot, ja metaanipäästön kehittyminen on hidasta.

51 photo: Kari Minkkinen, Kalevansuo 2011 Kiitos!