VIMLA-Vesi ja ympäristö maisemassa

Transkriptio

1 VIMLA-Vesi ja ympäristö maisemassa Taustaa MIKSI? Erinomainen Hyvä Tyydyttävä Vesipuite direktiivi Välttävä Huono Jotain on tehtävä! 1

2 VIMLA-Vesi ja ympäristö maisemassa MITKÄ OVAT HAASTEET Metsä Kuivatuksen tarve Eroosio Kiintoaine- ja ravinnekuormitus Yksitoikkoinen vesiympäristö puroissa Taloudellinen merkitys Suuri virkistysarvo Viljelysmaisema Kuivatuksen tarve Elintarvikkeiden tuotanto Ravinnekuormitus Kuivattujen sulfidimaiden kuormitus (happamuus, metalleja) Tulvariskejä Suisto Materiaalien ja metallien sedimentointi Umpeenkasvu Kalojen lisääntymiselle tärkeitä alueita Virkistys VILJELYS- MAISEMA SUISTO - MERI METSÄ Ei ole niin helppoa!

3 Mitä tarvitaan? Rannikon pienvesien vedenlaadun ja hydrologisen toiminnan parantaminen METSÄ Lisätä tietoa siitä, mikä vaikuttaa rannikon pienvesien ja rannikkovesien tilaan VILJELYS- MAISEMA Lisätä tietoa ekosysteemipalveluista ja niiden merkityksestä Edistää ja turvata vesiriippuvaisten ekosysteemipalvelujen tarjontaa SUISTO - MERI Yhdessä olemme vahvempia!

4 VIMLA-Vesi ja ympäristö maisemassa Perustiedot: Hankeaika: 1. marraskuu toukokuu 2018 Budjetti: Rahoittajat: Botnia-Atlantica, Pohjanmaan liitto, Havs- och vattenmyndigheten ja hankkeen 10 partneria Ruotsista ja Suomesta

5 VIMLA-Vatten VIMLA-Vesi och ja ympäristö MänniskanI maisemassa Landskapet Toimintoja Metsä Mallikosteikkoja, jotka pidättävät vettä, vähentävät eroosiota ja kiintoainekuormitusta Sulfidimaiden kartoitus Monimuotoisuuden ja luontoarvojen kartoitus Viljelysmaisema Enemmän tietoa sulfidimaista ja siihen sopeutetusta viljelystä (vesitasapaino ja lannoitus) Sulfidimaiden kartoitus Vesitaloutta tasoittavia toimenpiteitä Suisto Selvitys metallikuormituksesta suistoalueella (Mitä? Missä? Miten?) SUISTO - MERI VILJELYS- MAISEMA METSÄ Kaikki on yhteydessä kaikkeen! Hyödyksi kenelle? Metsä Maanviljelijät Suistoalueen asukkaat Kalat ja kalastajat Muu vesieliöstö Viljelysmaisema Maanviljelijät Suistoalueen asukkaat Kalat ja kalastajat Muu vesieliöstö Suisto Tutkijat Virkistyskäyttäjät He, jotka haluavat turvallisesti hyödyntää kalastoa He, jotka suunnittelevat ruoppaushankkeita

6 Happamat sulfaattimaat - rajat ylittävä ongelma Anton Boman, Erikoistutkija, GTK

7 Sisältö Mitä ovat happamat sulfaattimaat? GTK:n happamien sulfaattimaiden kartoitus Esimerkki Laihiajoen valuma-alueelta

8 Happamien sulfaattimaiden ongelmat Kuva: Kari Saari Metalli- ja happamuuspäästöt Kalakuolemia Teräs- ja betonirakenteiden korroosio Huonot geotekniset ominaisuudet y.m. Kuva: Peter Österholm

9 Mitä ovat happamat sulfaattimaat (HS)? Happamat sulfaattimaat koostuvat maalajeista, jotka sisältävät sulfidimineraaleja niin paljon että maan ph laskee huomattavasti (ph <4,0) kun maaperässä muodostuu rikkihappoa sulfidien hapettumisen seurauksena. Tavallisia HS-materiaaleja: Hienorakeisia maalajeja (savi, siltti) Karkearakeisia maalajeja (esim. hiekka) Lieju (>20% org. ainetta) Moreeni Turve Todellinen HS Sulfidien hapettuminen on käynnistynyt. Potentiaalinen HS Voi kehittyä todelliseksi HSmaaksi. Postglasiaalisedimentit

10 Missä ovat happamat sulfaattimaat? Sulfidipitoisia sedimenttejä alkoi muodostua n v. sitten muinaisen Littorina-meren pohjalle ovat kuivalla maallla maankohoamisen seurauksena. Sulfidisedimenttejä muodostuu jatkuvasti matalissa vesissä kuten estuaareissa ja merenlahdissa. Sijaitsevat pelto- ja metsämailla, turvealueilla jne. Merestä kohonneita hienorakeisia sedimenttejä Vassorinlahti Sulfidit muodostuvat hapettomissa olosuhteissa: 1) SO 4 + bakt. + org. mat. H 2 S 2) H 2 S + Fe FeS & FeS 2 Laskuveden paljastama musta sulfidihiekka Grisselören Musta väri johtuu FeS

11 Globaali ongelma! Pohjois- Amerikka ha Eurooppa ha Aasia ha Afrikka ha Etelä- & Keski- Amerikka ha Australia ha n.17 miljoona ha Modified from Ljung et al and

12 Hapettunut maaperä (todellinen HSmateriaali) ph Hienorakeinen hapan sulfaattimaa Karakteristinen musta väri. Tarkoin määriteltyjä horisontteja. Tavallinen pohjamaalla. Pelkistynyt muuttumaton pohjamaa (Potentiaalinen HS-materiaali) ph ~7 Kuvat: Emmi Rankonen

13 Hapettuminen hiekanoton yhteydessä Hapan hiekka Vaikea tunnistaa visuaalisesti kentällä! Esim. Kokkola, Kauhava Kuvat: Peter Edén ph 1,9 ph 3,1 Kuva: Emmi Rankonen

14 Ongelmia turvetuontantoalueilla Sulfideja turpeessa Sulfidisedimentit turpeen alla Mustaliuskeet sulfidipitoinen hiekka / moreeni Sulfidipitoinen turve ph 2,4 Sulfideja pohjamateriaalissa Hapan moreeni turpeen alla ph 3,4 Fe, Al

15 Mustaliuskeperäinen happamoituminen ph 3,4 Sulfidit moreenissa Ongelmat paikallisia Myös Littorina-alueen ulkopuolella!

16 Happamien sulfaattimaiden kartoitus Suomessa 2009 lähtien Yleiskartoitus 1: Kartoitettu 2017 lopussa Littorinaraja Kartoitettava alue Littorina-meren peittämä alue n ha Näytteenottosuunnitelma perustuu saatavilla olevaan aineistoon (LiDAR, lentogeofysiikka, maaperäkartat jne.) 1-2 havaintoa / 2 km 2 Tilanne 2017 lopussa n ha kartoitettu (75%) > tutkimuspistettä > 6500 analyysiä

17 Näytteenotto, analyysit ja luokitus Piikitys, 2 m Tyyppiprofiili, 3 m Maaperä luokitellaan ph:n perusteella Hapettunut maaperä Kenttä-pH < 4,0 = SSJ Hapeton maaperä Turpeelle käytetään ph < 3,0 Inkubaatio-pH < 4,0 = SSJ Kuva: Arja Korjus-Hietala Maalajit Hapettumissyvyys ph-mittaukset S ja metallit LOI, raekoko Kuva: Krister Dalhem 9-19 v.

18 Esiintymiskartta Asiantuntijan tulkinta ja piirros 1: Esiintymisen todennäköisyys Suuri Kohtalainen Pieni Hyvin pieni

19 Data on käytettävissä GTK:n karttapalvelussa

20 Esiintymisen todennäköisyys Hyvin pieni Pieni Kohtalainen Suuri

21 Kiitos

22 Happamien sulfaattimaiden esiintyminen - Mallinnuksen tuloksia Marina Becher, Gustav Sohlenius, Christian Öhrling

23 Johdanto Tavoite Tuotetaan karttoja jossa esitellään happamien sulfaattimaiden todennäköinen esiintyminen Käyttäjiä Suunnitteluaineisto peruskuivatukseen, infrarakennehankeita, ojien perkaus ym. Toimenpiteen paikan valinta, esim. kosteikkojen ennallistaminen 2 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

24 Mallintaminen The relationships between the soil and environmental covariates are fitted with a model, and the learned relationships are then applied to locations where soil data are not available. (Heung et al. 2016) 3 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

25 Alue Valuma-alue Tuovilanjoki - Laihianjoki Sulvanjoki Perämeri Littorinameren suurin vaihe, Ruotsin ja Suomen puoli 4 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

26 Käytetty data 1. Maahavainnot Tuovilanjoen ja Sulvanjoen valuma-alue (3 luokkaa) Ei AASS tai PASS AASS/PASS PASS Perämeri (2 luokkaa) Ei AASS tai PASS AASS/PASS ja PASS AASS = Todellinen hapan sulfaattimaa PASS = Mahdollinen hapan sulfaattimaa 5 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

27 Käytetty data 1. Maahavainnot 2. Ympäristötietoa Olemassa olevaa tietoa Maaperäkartta 6 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

28 Käytetty data 1. Maahavainnot 2. Ympäristötietoa Olemassa olevaa tietoa Maaperäkartta Maankäyttö Kaukokartoitusdataa Korkeusmalli Korkeusmallin maastotekijät 7 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

29 Mallintaminen R studio Library Function Multinomal Logistic regression (MLR) nnet multinom C5 Decision Trees c50 c5.0 Random Forest randomforest randomforest Support Vector Machines e1071 svm 70% opetus ja 30 % validointi 8 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

30 Maaperäkartta Korkeusmalli Käytetty data Mallintaminen Tulos Maastotyö Opetus (70%) Korkeusmallin parametrit Luokittelu Koepisteet Erilaiset mallit testataan ja arvioidaan Pinotut kovariaatit Taulukko Paras malli Validointi (30%) Ennustaminen Kartta 9 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

31 Tulokset Ei AASS tai PASS AASS/PASS PASS Jokaisen luokan todennäköisyyskartta Ei AASS tai PASS AASS/PASS PASS 10 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

32 Käsin piirretty kartta Erittäin pieni Pieni Kohtalainen Suuri Ei AASS tai PASS AASS/PASS PASS 11 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

33 Tulokset Ei AASS tai PASS AASS/PASS PASS Jokaisen luokan todennäköisyyskartta Ei AASS tai PASS AASS/PASS PASS 12 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

34 Ei AASS tai PASS AASS/PASS PASS Käsin piirretty kartta Erittäin pieni Pieni Kohtalainen Suuri 13 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

35 Littorinan alla AASS ja/tai PASS 14 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

36 AASS ja/tai PASS 15 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

37 Käsin piirretty kartta Erittäin pieni Pieni Kohtalainen Suuri Ei AASS tai PASS AASS/PASS PASS AASS ja/tai PASS 16 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

38 Sulvanjoki koko Perämeren kartalla Sulvanjoki mallinnettu Tuovilanjoen mallilla Sulvanjoki mallinnettu Sulvanjoen mallilla Ei AASS tai PASS AASS/PASS PASS 17 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

39 Littorinan alla Yhteenveto AASS och/eller ja/tai PASS Mallintamalla on mahdollista tuottaa happamien sulfaattimaiden esiintymiskarttoja. Tunnetut hotspot alueet erottuu selkeästi. Jatkossa arvioida mallien epävarmuutta ja parantaa niitä. 18 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

40 19 GEOLOGI FÖR ETT HÅLLBART SAMHÄLLE

41 Mats Åström Linnéuniversitetet Vart tar metallerna vägen? Minne metallit menevät?

42 Vörå å / Vöyrinjoki Surt och metallrikt vatten Hapan ja metallirikas vesi

43 Vörå å / Vöyrinjoki å-vatten och havsvatten blandas Jokivesi ja merivesi sekoittuvat

44 2 km från mynningen; vattendjup 15 m 2 km joen suusta; veden syvyys 15 m.

45

46 talet

47 Vörå å / Vöyrinjoki Sediment 1 km från mynningen, vattendjup 3,5 m Sedimentti 1 km suusta, veden syvyys 3,5 m.

48 Vasklot (uppstartmöte) Vattendrag starkt påverkade av sura sulfatjordar Happamaiden sulfaattimaiden vaikutukset jokiin suuret

49 Vasklot (uppstartmöte) Vasa Vattendrag starkt påverkade av sura sulfatjordar Happamaiden sulfaattimaiden vaikutukset jokiin suuret

50 Kobolt / koboltti, ppm Vasklot (uppstartmöte) 1,5-2,5 m Vasa Karta: Krister Dalhem Vattendrag starkt påverkade av sura sulfatjordar Happamaiden sulfaattimaiden vaikutukset jokiin suuret

51 Myrgrundsbron

52 Korshamnsfjärden Vasklot (uppstartmöte) Vasa Karta: Krister Dalhem

53 Aluminium, alumiini % Vasklot (uppstartmöte) Karta: Krister Dalhem

54 Kobolt / koboltti, ppm Vasklot (uppstartmöte) Karta: Krister Dalhem

55 Vasklot Vasa Satellitbild: Global Land Surveyor , processad av Pasi Peltola. Anton Boman GTK och Krister Dalhem ÅA har sammanställt datat.

56 Gumbodafjärden, Västerbotten

57 Hertsångerälven Röda profiler cm tjocka Punaiset profiilit cm pitkiä 2 meters profil vid 10 meters vattendjup 2 m pitkä profiili, vesisyvyys 10 m

58 Slutsatser / johtopäätökset Stor variation i sedimentackumulering av metaller Metallien kerrostumisessa sedimenteissä suurta vaihtelua - Höga halter redan nära mynningen i förhållandevis grunda vatten (Vörå å) Korkeita pitoisuuksia jo lähellä joen suuta matalissa vesissä (Vöyrinjoki) - Transport flera kilometer ut mot havet innan ackumuleringen sker (Stadsfjärden) Kuljetus useita kilometrejä ennen kerrostumista (Kaupunginselkä) - Ingen detekterbar ackumulering den närmaste kilometern från mynningen trots förhållandevis stora vattendjup och därmed rimligtvis goda sedimentationsförutsättningar (Gumbodafjärden) Kerrostumista ei havaittu syvistä vesistä ja sen vuoksi hyvistä kerrostumismahdollisuuksista huolimatta

59 Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 1

60 Jokaisessa lohkossa on 3 säätökaivoa. 3 erilaista salaojitusmenetelmää: 1) CDI=altakastelu 2) CD=säätösalaojitus 3) REF=tavallinen salaojitus Foton: Rosendahl Jokaisessa lohkossa on myös 3 pohjavesiputkea pohjavedenkorkeuden reaaliaikaista seurantaa varten Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 2

61 Lohkot ympäröitiin 1,5 m leveällä muovikalvolla, jonka alareuna asennettiin 1,9 m syvyyteen (pohjaveden pinnankorkeuden alapuolella). Periaatekuva säätösalaojituksesta uoman vasemmalla. Koska säätöojituksen tavoitteena on, etteivät sulfidikerrokset pääse hapettumaan kesällä kuivan kauden aikana, on vettä varastoitava peltoon mahdollisimman paljon kasvukauden varalle. Tämän varmistamiseksi padotuskorkeutta nostetaan keväällä heti, kun pellolla on saavutettu riittävä kuivatus maataloustöiden tekemistä varten. Tavanomainen salaojitus uoman oikealla puolella Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Österholm Åbo & Rosendahl 3

62 Koekentällä salaojat ovat n. 1,2 metrin syvyydessä, mutta kesällä pohjaveden pinta saattaa laskea niiden alapuolelle. Maaprofiili on hapettunut 1,5 m:n syvyyteen, ja sen alapuolelta alkaa hapettumaton CDI=altakastelu CD=säätösalaojitus REF=tavallinen salaojitus Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 4

63 CDI=altakastelu CD=säätösalaojitus REF=tavallinen salaojitus Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 5

64 Asiditeetti (mmol/kg) mitattu ph 6.5 asti. kuvaa vesistön ja maan puskurikykyä emäksen lisäystä vastaan (neutraloitavissa olevan happamuuden määrää). CDI=altakastelu CD=säätösalaojitus REF=tavallinen salaojitus Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 6

65 CDI=altakastelu CD=säätösalaojitus REF=tavallinen salaojitus Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 7

66 CDI=altakastelu CD=säätösalaojitus REF=tavallinen salaojitus Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 8

67 CDI=altakastelu CD=säätösalaojitus REF=tavallinen salaojitus EC kuvaa veteen liuenneiden suolojen (esim. liuenneiden metallien) määrää. Niin EC määräytyy usein maaperän ominaisuuksien mukaan Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 9

68 CDI=altakastelu CD=säätösalaojitus REF=tavallinen salaojitus Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 10

69 CDI=altakastelu CD=säätösalaojitus REF=tavallinen salaojitus Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 11

70 CDI=altakastelu CD=säätösalaojitus REF=tavallinen salaojitus Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 12

71 CDI=altakastelu CD=säätösalaojitus REF=tavallinen salaojitus Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 13

72 CDI=altakastelu CD=säätösalaojitus REF=tavallinen salaojitus Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 14

73 Åbo Akademi University - Domkyrkotorget Åbo 15

74 Typpitase ja lannoitussuositukset VIMLA-hankkeen loppuseminaari Vaasa Kari Ylivainio ja Jaana Uusi-Kämppä Luonnonvarakeskus

75 Tutkimuksen taustaa - Typpi- ja fosforihuuhtoumat aiheuttavat vesistöjen rehevöitymistä, maatalousmaat merkittävät lähde - Vuotuisella typpilannoituksella vaikutus viljelyn taloudelliseen optimiin - Typpilannoitussuositukset perustuvat viljeltävään kasviin sekä maan multavuuteen - Happamilla sulfaattimailla merkittävät typpivarannot pohjamaassa - Näitä typpivarantoja ei oteta huomioon typpilannoitusta suunniteltaessa - Hankkeen tavoitteena selvittää syvempien maakerrosten sisältämän typen lannoitusvaikutus ( ) Luonnonvarakeskus

76 1. Säätö + altakastelu 2. Säätö 3. Tavanomainen salaojitus Luonnonvarakeskus

77 Maaprofiilin hiili- ja typpipitoisuudet Söderfjärdenin koekentällä Soil layer (cm) C N C (%) Yli-Halla et al. (Manuscript) N (%) Luonnonvarakeskus

78 NO3-N, mg/l NOX-N (Altakastelu) Altakastelu Säätö + altakastelu Säätöojitus Säätösalaojitus Tavanomainen salaojitus salaojitus 2013 NO 3 -N pitoisuus salaojavalunnassa - Raja-arvo (11 mg/l) kotitalousvedelle ylittyy useita kertoja kevät- ja syysvaluntojen yhteydessä. NO3-N, mg/l NO 3 -N valunta säätö + altakastelussa: 63 kg/ha (2012) 40 kg/ha (2013) 34 kg/ha (2014) NO3-N, mg/l Luonnonvarakeskus

79 Kokeiden perustaminen ja hoito - Viljelijät muokkasivat ja kylvivät koeruudut ( ja 16.5.) - Molempina vuosina koekasvina ohra (Brage) - Ympäristötukiehtojen mukainen typpilannoitus kg/ha (ohrasato 6500 kg/ha) - Typpilannoitustasot 0, 30, 60, 90, 120 ja 150 kg/ha (Suurin ainoastaan vuonna 2017) - Kokeet korjattiin koeruutupuimurilla (leveys 1,5 m * 8 m) Luonnonvarakeskus

80 Jyväsadot (15 % kosteus) 90 % maksimisadosta: 80 kg N ha -1. Maksimia ei saavutettu % maksimisadosta: 72 kg N ha -1. Maksimia ei saavutettu Luonnonvarakeskus

81 Jyväsadot (15 % kosteus) 90 % maksimisadosta: 70 kg N ha -1 (molempien satovastekäyrien perusteella) Luonnonvarakeskus

82 Jyväsadot (15 % kosteus) 90 % maksimisadosta: 55 kg N ha -1. Maksimia ei saavutettu % maksimisadosta: 50 ja 108 kg N ha Luonnonvarakeskus

83 Typpitaseet koevuosina Luonnonvarakeskus

84 Näennäinen typen hyväksikäyttöaste, % Luonnonvarakeskus

85 Johtopäätökset - Happamilla sulfaattimailla korkea sadontuottokyky mikä näkyy korkeina satoina ilman typpilannoitusta. - Korkea sato ilman typpilannoitusta selittyy osittain maan korkeasta liukoisen typen pitoisuudesta. - Pienillä lannoitetyppilisäyksillä ei satovaikutusta - Maksimisadoissa ei eroa ojitusmenetelmien kesken, mutta säätösalaojituksella optimisato pienemmällä typpilisällä (vuosi 2017). - Ympäristökorvauksen typpilannoitussuositukset ohralle 6500 kg hehtaarisadolla 150 kg/ha erityisesti hyvänä kasvukautena ylittää reilusti kasvin tarpeen optimisadon tuottamiseen Luonnonvarakeskus

86 Kiitos! Luonnonvarakeskus

87 14 Teppo Tutkija Luonnonvarakeskus

88 SBDam en innovation på Söderfjärden VIMLA slutkonferens, Vasa Rainer Rosendahl, Pro Agria Österbottens Svenska Lantbrukssällskap

89 KLIMATET I NORDEN KLIMATFÖRÄNDRINGEN Nederbördsintensiteten ökar och ställer större krav på grundtorrläggning och dränering

90 Söderfjärden Solf å Toby å

91 Många varianter på reglering Allmänt infotillfälle den på Solf Ungdomslokal

92 SBDam skiss

93 SBDam SBDam Monteras på 1600 mm trumma Max regleringsnivå 1070 mm Automatisk reglering Solpanel + automatik + motor

94 Trumman där SBDam skall monteras Utfallsdike som berörs av regleringen ~145 ha

95 Regleringen förhindrar att utfallsdiket torkar ut Minskar på gräsväxten i dikesfåran Växtinventering av Miljöcentralen

96 Stabiliserar problembottnar Vattenmagasin för underbevattning

97