Metsätalouden vesistövaikutusten tutkimus ja tulosten vienti käytäntöön - Prof. Leena Finér Metsäntutkimuslaitos, Joensuu

Transkriptio

1 Metsätalouden vesistövaikutusten tutkimus ja tulosten vienti käytäntöön - Prof. Leena Finér Metsäntutkimuslaitos, Joensuu

2 Teemat: Mikä aiheuttaa vesistövaikutuksia? Miten metsätalouden vesistövaikutuksia arvioidaan? Eri toimenpiteiden vaikutukset Vesiensuojelutoimenpidevalikoima ja niiden teho Uudet tuulet

3 Mikä aiheuttaa vesistövaikutuksia? Veden määrän muutokset Valaistuksen ja lämpötilan muutokset Rehevöittävä ravinnekuorma: typpi (nitraatti, ammonium, orgaaninen), fosfori (fosfaatti, orgaaninen), hiili (humus) Orgaanisen aineen kuorma: - puuaines, humus, hiili Sameuttava ja/tai sedimentoituva kiintoainekuorma: orgaaninen ja epäorgaaninen Myrkyt: raskasmetallit (rauta, nikkeli, kupari, sinkki, arseeni, lyijy), alumiini ja elohopea, torjunta-aineet, öljyt Happamoittava tai neutraloiva ainekuorma: vety, sulfaatti, emäskationit (kalsium, kalium, magnesium)

4 Miten metsätalouden vesistövaikutuksia arvioidaan? Metsätalous yksi kuormittaja muiden joukossa. Metsätalouden aiheuttamaa kuormitusta voidaan arvioida mittaamalla käsitellyiltä ja käsittelemättömiltä valuma-alueilta tulevia ainevirtoja ja laskemalla niiden erotus.

5 Ainekuormitusta tutkitaan pienillä latvavalumaalueilla Valuma-alueet pieniä ha, metsätalous ainut maankäyttömuoto, seurattava yleensä 3-5 vuotta ennen ja 10 vuotta toimenpiteen jälkeen, vertailualue ja toimenpidealue erikseen Kuva: Metla/ Erkki Oksanen

6 Tutkimuksen ja seurannan piirissä olevat alueet on esitelty julkaisussa: Finér L., Mattsson T., Tattari S., Joensuu S. & Penttinen J., Esitys maa- ja metsätalousministeriölle metsätalouden vesistökuormituksen seurannan järjestämisestä. Metlan työraportteja 226 ja tietokannassa: Kuvat: Elina Jaakkola

7 Metsissä tehtävät kuormittavat toimenpiteet: Hakkuut: päätehakkuut, (harvennukset) Maanmuokkaus: säätöauraus, mätästys, äestys,... Hakkuutähteiden korjuu, kannonnosto Lannoitus Ojitus, (ennallistaminen)

8 Ominaiskuormitus=kuormituksen lisäys yht. 10 vuodessa toimenpiteiden jälkeen, kg/ha Toimenpide Typpi Fosfori Kiintoaine Metsänuudistaminen kangasmaat turvemaat Lannoitus kangasmaat 15 turvemaat 1.35 Kunnostusojitus Taustakuormitus Laskeuma Lähteet: Finér ym. 2010, Kenttämies & Alatalo 1999

9 Tutkimusvalumaalueet, joiden perusteella on tuotettu ominaiskuormitusluvut laskelmia varten Kunnostusojitus 41 Päätehakkuu, kivennäismaat 6 Päätehakkuu, turvemaat 3 Lannoitus, kivennäismaat 1 Lannoitus, turvemaat 1 Avoahakkuu Kunnostusojitus Vertailualue - ei toimenpiteitä

10 Typen ominaiskuormituksen kertymä Vuosi toimenpiteestä Metsänuudistaminen kg ha -1 a -1 Kunnostusojitus kg ha -1 a -1 Lannoitus kg ha -1 a -1 Kangasmaat Turvemaat Kangasmaat Turvemaat 1 0,95 4, ,82 4, ,82 4, ,77 3, ,62 3, ,35 2, ,33 1, ,20 1, ,16 0, ,007 0, Yhteensä 5,027 25,

11 Fosforin ominaiskuormituksen kertymä Vuosi toimenpiteestä Metsänuudistaminen kg ha -1 a -1 Kunnostusojitus kg ha -1 a -1 Lannoitus kg ha -1 a -1 Kangasmaat Turvemaat Kangasmaat Turvemaat 1 0,056 0,100 0, ,27 2 0,044 0,100 0, ,27 3 0,037 0,100 0, ,27 4 0,038 0,087 0, ,27 5 0,024 0,074 0, ,27 6 0,011 0,061 0, ,013 0,048 0, ,013 0,035 0, ,009 0,023 0, ,006 0,010 0, Yhteensä 0,251 0,638 0, ,

12 Kiintoaineen ominaiskuormituksen kertymä Vuosi Kunnostusojitus toimenpiteestä kg ha -1 a Yhteensä

13 Typpikuormitus vuonna 2006 Lähde: Finér ym. 2010, Suomen ympäristö 10/2010

14 Fosforikuormitus vuonna 2006 Kuormitus (Mg) Vesienhoitoalue Metsänuudistaminen kivennäismailla Lannoitus turv la Kunnostusojitus turv la Metsänuudistaminen turv la Taustakuorma Suhteessa taustakuormaan (%) Lannoitus turv la Kunnostusojitus turv la Metsänuudistaminen turv la Metsänuudistaminen kivennäismailla Vesienhoitoalue Lähde: Finér ym. 2010, Suomen ympäristö 10/2010

15 Kiintoainekuormitus vuonna Kuormitus (Mg) Kunnostusojitus turv la Taustakuorma Suuruus taustakuormaa vastaan (%) Kunnostusojitus turv la Vesienhoitoalue Vesienhoitoalue Lähde: Finér ym. 2010, Suomen ympäristö 10/2010

16 Päätehakkuun ja maanmuokkauksen vaikutus vesistöihin -kivennäismaat - Useita tutkimuksia (9 kpl), vanhimpien tulokset eivät vastaa nykyisiä suositusten mukaisia käytäntöjä, uusimmissa (7 kpl) käytetty suojavyöhykkeitä vesistöjen varsilla ja maanmuokkaus tehty suositusten mukaan (Tuija Mattsson) - Valunta, typpi- ja fosforikuormitus ovat lisääntyneet 10-vuoden ajaksi - Myös mm. kaliumin, raudan ja kiintoaineen kuormitus ovat lisääntyneet 5 a) b) Vuotuinen keskiarvo Liukuva keskiarvo 0.15 N kg ha -1 a P kg ha -1 a Uudistamishakkuun aiheuttama kuormituksen lisäys uusimpien tutkimusten mukaan (Finér ym. 2010) Aika toimenpiteestä a Aika toimenpiteestä a

17 Päätehakkuun ja maanmuokkauksen vaikutus vesistöihin -turvemaat - Tutkittu vain 2:lla alueella Suomessa ja vain kolme kesää, lisäksi Ruotsissa yhdellä alueella typen huuhtoutumista (Mika Nieminen) - Typpi-, fosfori ja hiilikuormitus lisääntyivät, vaikutusten kestosta ei tietoa - Tuloksia ei ole karujen soiden päätehakkuiden vaikutuksista - Uusia tutkimuksia on käynnistetty a) N kg ha -1 a Aika toimenpiteestä a Nieminen (2004) Nieminen (2004) Lundin (1999) Lundin (1999) Turvemaat Kivennäismaat b) 0.25 P kg ha -1 a Aika toimenpiteestä a Nieminen (2004) Nieminen (2004) Turvemaat Kivennäismaat Kuormituksen lisäys turve- ja kivennäismailla tehdyissä hakkuissa (Finér ym. 2010)

18 Hakkuutähteiden korjuu, kannonnosto Tutkimustuloksia on hakkuutähteiden korjuun pohjavesivaikutuksista, nitraattipitoisuudet nousevat vähemmän kuin pelkässä avohakkuussa (Eero Kubin) Kantojennoston vaikutusta tutkittu vasta 3 vuotta, vähentää nitraatin huuhtoutumista NO - N µg/l 3 Hakkuutähteet jää Kontrolli NO - N µg/l 3 Hakkuutähteet kerätty Kontrolli Avohakkuu: Avohakkuu: Vuosi Vuosi Avohakkuun ja avohakkuun ja hakkuutähteiden korjuun vaikutus pohjaveden nitraattipitoisuuteen Kivesvaarassa, Kubin 2012.

19 Hakkuun vaikutus pohjavesialueilla Juomaveden ylin sallittu nitraattipitoisuus 50 mg/l. Keskimäärin Suomessa 1mg/l. Pohjaveden nitraattipitoisuuden (NO 3 )muutos hakkuiden jälkeen. Vuosikeskiarvot ja vuosimaksimit (F=päätehakkuu, T=harvennus, H=maanmuokkaus). Ylinnä sadeveden nitraattipitoisuus (oikea akseli).(rusanen ym. 2003

20 Lannoituksen vaikutus vesistöihin -turvemaat Rauta-PK - Ei näyttöä fosforin huuhtoutumisesta jos lannoitetta ei joudu ojiin ja vesistöihin (Mika Nieminen) - Jos ojiin huuhtoutuminen todennäköistä, 3% lannoitteesta Tuhka - Vaikutuksia seurattu vuotta laajassa tutkimuksessa (Sirpa Piirainen) - Ei huuhtoudu typpeä, fosforia, hiiltä, booria - Huuhtoutuu rikkiä, kaliumia, magnesiumia - Vaikutukset pitkäaikaisia - Tuhkaa ei levitetty ojiin, jos joutuu todennäköisesti huuhtoutuu

21 Lannoituksen vaikutus vesistöihin -kivennäismaat - Tutkittu yhdessä tutkimuksessa, 2 valuma-aluetta, metsän NP-lannoitus (Matti Saura) - Typpikuormitus lisääntyi 2 vuodeksi 8%/2% annetusta typestä, fosforikuormitus ei lisääntynyt

22 Kunnostusojitus Laajasti ja pitkäaikaisesti tutkittu eri puolella Suomea (yli 40 valumaaluetta (Samuli Joensuu) Kiintoainekuormituksen lisääntyminen merkittävin vaikutus Typpi- ja fosforikuormitus ei juuri muutu Happamuus ja hiilen huuhtoutuminen vähenevät, kaliumin, kalsiumin ja magnesiumin huuhtoutuminen lisääntyy samoin raudan ja alumiinin lyhytaikaisesti Vaikutukset ohi 10 vuodessa

23 Kiintoainekuormituksen lisäys kunnostusojituksen jälkeen Vuosi Kunnostusojitus toimenpiteestä kg ha -1 a Yhteensä 973 Kiintoainekuormitus kunnostusojituksen jälkeen keskimäärin (oletettu, että laskeutusaltaat pidättävät 30%) Finér, L. ym Kiintoaineen pitoisuuden nousu eri tutkimusalueilla kunnostusojituksen jälkeen Joensuu,S

24 Vesiensuojelurakenteiden teho -laskeutusaltaat Laajasti ja pitkäaikaisesti tutkittu kunnostusojituksen vaikutusten yhteydessä (Samuli Joensuu) Keskimäärin 30% kiintoainekuormitusvähennys, mutta vaihtelu suurta ja laskeutusaltaat voivat huonossa tapauksessa lisätä kiintoainekuormitusta Altaat pidättävät parhaiten silttiä ja sitä karkeampia maa-aineksia Mitä suurempi allas ja mitä pienempi ojitusalue sitä tehokkaammin allas toimii Laskeutusaltaat eivät pidätä muita veteen liuenneita aineita Kiintoaineen pitoisuuksien nousu eri tutkimusalueilla kunnostusojituksen jälkeen Joensuu,S

25 Vesiensuojelurakenteiden teho- pintavalutus Useita tutkimuksia (Anu Hynninen, Mika Nieminen) Voi pidättää merkittäviä määriä ( jopa 90%) pintavalutuskentälle tulevasta kiintoaineesta, fosforista ja typestä tai sitten vapauttaa ravinteita enemmän kuin kentälle tulee. Suuri fosforin huuhtoutuminen selittyy liukenemisella maaperästä ja fosforin ja typen vapautumisella kuolleesta puustosta. Hyvä pintavalutuskenttä on 1-3% valuma-alueen pinta-alasta, ei saa olla fosforilannoitettu eikä maaperässä saa olla runsaasti fosforia, puusto ei saa kuolla ja jos riski on olemassa puusto hakkutähteineen on hyvä poistaa. Oikovirtauksia ei saa olla.

26 Vesiensuojelurakenteiden teho- putkipadot Uusi menetelmä tutkittu yhdellä alueella (Hannu Marttila, Oulun yliopisto) Pienentää tulvahuippuja, vähentää kiintoaine- (86%), typpi- (65%) ja fosforikuormitusta (67%) kolmena vuonna kunnostusojituksen jälkeen. Pitkäaikaisvaikutuksia ei tunneta, pitkäaikainen vettyminen tulee estää Kaavakuva putkipadosta (Jouko Hämäläinen) Kuva putkipadosta Antti Leinonen

27 Vesiensuojelurakenteiden teho- suojavyöhykkeet Suojavyöhykkeiden tehosta kivennäismaiden avohakkuulta tulevan kuormituksen vähentämiseen on olemassa joitakin tutkimustuloksia (Tuija Mattsson). Suojavyöhykkeet vähentävät kiintoaine-, typpi- ja fosforikuormitusta. Suojavyöhykkeen on oltava sitä leveämpi mitä enemmän ja mitä isommalta toimenpidealueelta vesiä kulkee suojavyöhykkeen kautta, suojavyöhykkeiden pidätyskyky vaihtelee, vettyminen voi lisätä fosforin huuhtoutumista. Erityisesti kaltevilla ja eroosioherkillä mailla tulee estää oikovirtauksia. METLA/Oksanen

28 Uudet tuulet Todellinen kunnostusojitustarve? Ei tarvetta jos puuston määrä riittävä? Uudet suunnittelutyökalut ja valuma-aluetasoinen suunnittelu KUHA, KALLE, RLGIS Toimenpiteiden tehon seuranta- seurantaverkkoa perustetaan Yhteistyö muiden maankäyttömuotojen kanssa Ilmaston muutos? RLGIS- eroosioherkkyysanalyysi, Antti Leinonen

29 Kiitos