BIOHIILI; Biohiilen vaikutus metsämaan hiilen ja typen virtoihin

Samankaltaiset tiedostot
Biohiilen vaikutus metsämaan hiilen ja typen virtoihin

Pohjoisten metsien merkitys ilmastonmuutokselle - biogeokemialliset ja biofysikaaliset palautemekanismit

Suomen metsien kasvihuonekaasuinventaario

Maaperän hiili ja ilmastonmuutos: Lämpenemisen vaikutus maaperän hiilivarastoon. Jari Liski Luontoympäristökeskus Suomen ympäristökeskus

ILMASTONMUUTOKSEN VAIKUTUS PELTOJEN VESITALOUTEEN JA KASVIHUONEKAASUPÄÄSTÖIHIN

Metsäojitettu suo: KHK-lähde vai -nielu?

Mikrobien merkitys maan multavuuden lisäämisessä

Metsäojitettujen soiden kasvihuonekaasupäästöt ja entä sitten

Metsähiilen monet mahdollisuudet. Frank Berninger. Based on discussion with the HENVI team.

Viljelymaiden kasvukunnon palautus biohiilen ja muiden biomassojen avulla

Vantaanjoen valuma-alueelta peräisin olevan liuenneen orgaanisen aineksen määrä, laatu ja hajoaminen Itämeressä

Ravinteisuuden vaikutus kasvupotentiaaliin muuttuvassa ilmastossa Annikki Mäkelä Mikko Peltoniemi, Tuomo Kalliokoski

Metsäojitus. ilmaston tuhoaja vai pelastaja?

Biohiili Suomessa Esko Salo Varapuheenjohtaja Suomen Biohiiliyhdistys Väitöskirjatutkija Jyväskylän yliopiston kauppakoreakoulu

Maaperähiilen raportointi Suomen khk-inventaariossa

Maanparannus mahtava mahdollisuus?

Maanparannusaineiden hiilitasevaikutuksen mallinnus (MAHTAVA)

Metsien hyödyntäminen ja ilmastonmuutoksen hillintä

Multavuuden lisäysmahdollisuudet maanparannusaineilla, mitä on tutkittu ja mitä tulokset kertovat

Lannoituksen pitkäaikaisvaikutukset

Metsän kasvu eri hoitovaihtoehdoissa Annikki Mäkelä Ympäristötiedon foorum

Peltomaiden rooli hiilensidonnassa ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä

Hiiltä varastoituu ekosysteemeihin

Biohiili maanparannusaineena

Metsätalouden hiilitase metsänomistajan ja korjuuyrittäjän näkökulmasta

Kasvihuonekaasutaseet tutkimuksen painopisteenä. Paavo Ojanen Metsänparannussäätiön 60-vuotisjuhla

Ilmasto, maaperä, Itämeri

Maaperän ilokaasupäästöt talvella - syitä ja seurauksia

Biohiili ja ravinteet

Metsien hiilivarastot ja energiapuun korjuun vaikutukset. Jari Liski Suomen ympäristökeskus

Hakkuutähteen korjuun vaikutukset metsän hiilitaseeseen ja kasvihuonekaasupäästöihin MMT Päivi Mäkiranta Metsäntutkimuslaitos

Tehometsänhoito ilmastonmuutoksen hillinnän keinona? Henvi Science Day Lauri Valsta

Turvepeltojen ympäristöhaasteet

Miten voidaan seurata metsämaaperän hiilivaraston muutoksia?

Syyskylvön onnistuminen Lapissa

Talousnäkökulmia jatkuvapeitteiseen metsänhoitoon

Metsänkasvatuskelvottomien soiden kasvihuonekaasupäästöt

EU:n ilmastotavoitteet metsille ja kuinka Suomi niistä selviää

Hulevedet ja biohiilen merkitys

Ravinnekuitu Metsäteollisuuden kuitupitoisten sivutuotteiden viljelykokeet

Kierrätämme hiiltä tuottamalla puuta

elinkaarianalyysi Antti Kilpeläinen ENERWOODS-hankkeen teemapäivä Tehokas ja kestävä metsäenergian tuotanto nyt ja tulevaisuudessa 4.9.

Boreaalisten metsien käytön kokonaisvaikutus ilmaston

Kunnostusojituksen vaikutus metsäojitettujen turvemaiden maaperän hiilivarastoon

Metsä ekosysteemipalvelujen tuo3ajana case ilmastonmuutoksen torjunta

Kantojen korjuun vaikutukset maaperän hajottajaeliöstöön ja kasvillisuuteen *** Saana Kataja-aho, Hannu Fritze ja Jari Haimi

Kuinka ilmasto vaikuttaa metsien hiilinieluihin ja metsätuhoihin? Climforisk

Hyvinvointi kaupunkiympäristössä: ekosysteemipalveluiden hyödyntäminen kestävän kaupunkisuunnittelun työkaluna

Biohiilen mahdollisuudet peltovesien käsittelyssä

Maanparannusaineiden hiilitasevaikutuksen mallinnus (MAHTAVA)

ILMASTONMUUTOKSEN VAIKUTUS METSIIN JA METSIEN SOPEUTUMINEN MUUTOKSEEN

Metsät ja ilmastonmuutoksen hillintä

ILMASTONMUUTOKSEN VAIKUTUS METSIIN JA METSIEN SOPEUTUMINEN MUUTOKSEEN

EKOLOGISUUDEN MITTARIT

Onko jotain opittu? Metsätieteiden laitos, HY

Metsien hiilitaseet muuttuvassa ilmastossa Climforisk-hankkeen loppuseminaari,

Alueelliset hiilitasetiedot Uudenmaan, Kanta-Hämeen ja Päijät-Hämeen alueelta

Metsitettyjen peltojen hiilivarasto ja sen muutos metsän kehityksen myötä Jyrki Hytönen, Antti Wall, Carl Johan Westman

Etelä-Pohjanmaan metsien kasvihuonekaasutase Jaakko Hautanen

Orgaaninen aines maaperän tuottokyvyn kulmakivenä (ORANKI)

Luonnonsuojelu on ilmastonsuojelua

Metsätalouden kannattavuudesta Ylä-Lapissa

Lahden kaupungin metsien hiililaskennat

LUONNONHUUHTOUMA Tietoa luonnonhuuhtoumasta tarvitaan ihmisen aiheuttaman kuormituksen arvioimiseksi Erityisesti metsätalous

Ratkaisuja kasvukunnon ja kannattavuuden parantamiseksi Kitee Agronomi Juuso Joona Soilfood Oy

Humuksen vaikutukset järvien hiilenkiertoon ja ravintoverkostoihin. Paula Kankaala FT, dos. Itä Suomen yliopisto Biologian laitos

Uutta tutkimustietoa ilmastonmuutoksen vaikutuksesta Suomen myrskytuuliin ja -tuhoihin

Metsät ja hiilivirtoja ohjaava ilmastopolitiikka

Kymmenen vuotta maastolaserkeilaustutkimusta käytännön kokemuksia

Kaupunkimetsien hiilitaselaskelma Lahti

Maanviljelijän varautuminen ilmastonmuutokseen

LaPaMa Lannoita paremmin -malli. Typen vapautumisen arviointi. Tuomas J. Mattila Erikoistutkija, SYKE Maanviljelijä

Ympäristöklusterin tutkimusohjelman hiilikonsortio

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

Eri maankäyttömuotojen vaikutuksesta liukoisen orgaanisen aineksen määrään ja laatuun tapaustutkimus

Maatalousmaasta huuhtoutuva liukoinen orgaaninen hiili

MAAN KASVUKUNTO. Luomupäivät Kuopiossa. Suvi Mantsinen, Humuspehtoori Oy

Suomen metsät ja metsäsektori vähähiilisessä tulevaisuudessa

Hakkuutähteiden korjuun vaikutukset kangasmetsäekosysteemin ravinnemääriin ja -virtoihin. Pekka Tamminen Metsäntutkimuslaitos, Vantaa 26.3.

LUONTAISEN UUDISTAMISEN ONGELMAT POHJOIS-SUOMESSA SIEMENSADON NÄKÖKULMASTA. Anu Hilli Tutkija Oamk / Luonnonvara-alan yksikkö

EKOENERGO OY Asko Vuorinen Metsien hiilinielun kasvu ja hakkuumahdollisuudet

Puun kasvu ja runkomuodon muutokset

Mikkelin lukio. Marsissako metaania? Elisa Himanen, Vilma Laitinen, Aatu Ukkonen, Pietari Miettinen, Vesa Sivula Pariisi

PUUHIILEN UUDET SOVELLUKSET JA CARBONISER-TEKNOLOGIA BIOKATTILAT KUUMAKSI, TAMPERE 2017 FEX.FI

Biohiilen käyttömahdollisuudet

Maanparannusaineet maaperän hiilitasetta nostamassa

Luomun ympäristövaikutukset maa, ilma, vesi ja eliöstö

Maanparannusaineiden hiilitasevaikutuksen mallinnus (MAHTAVA)

MARV Metsikkökoealaharjoitus Aluepohjaiset laserpiirteet puustotunnusten selittäjinä. Ruuduille lasketut puustotunnukset:

Juurikäävän torjunnassa käytetyn urean vaikutukset metsäkasvillisuuteen ja maaperään

Ilmastomuutoksen riskimallinnuksen tuloksia: millaiset ovat tulevaisuuden ilmastoolosuhteet

Orgaaninen aines maaperän tuottokyvyn kulmakivenä (ORANKI)

Palkokasvien vaikutus maahan. Markku Yli-Halla

Kasvissivutuotteen hyödyntäminen maanparannusaineena. Marja Lehto, Tapio Salo

Ilmastotoimet ja kestävä kehitys - nexus. Markku Kanninen Helsingin yliopisto, Viikin Tropiikki-Instituutti (VITRI)

Selvitys biohiilen elinkaaresta

Puutuoteteollisuuden rooli biotaloudessa

Metsätuotannon elinkaariarviointi

CARBON ACTION TILANNEKATSAUS Carbon Action tilannekatsaus 1

Ilmasto, energia, metsät win-win-win?

Transkriptio:

BIOHIILI; Biohiilen vaikutus metsämaan hiilen ja typen virtoihin Marjo Palviainen 1, Peng Zhao 2 ja Jukka Pumpanen 3 1 Helsingin yliopisto, Metsätieteiden laitos 2 China Agricultural University, Beijing 3 Itä-Suomen yliopisto, Ympäristö- ja biotieteiden laitos, Kuopio Biohiili / Jukka Pumpanen 5.3.2018

Maaperän rooli hiilen kierrossa Boreal forest soils contain approximately 15% of carbon bound in forest ecosystems (Post et al. 1982, Batjes N.H. 1996) The soil carbon stock in Finland is about 1200 x 10 12 g (Liski and Westman 1997) Maaperän hiilivarasto 1 m syvyyteen asti (Batjes 1996) Biohiili / Jukka Pumpanen 5.3.2018

Hiilivarastot ekosysteemeissä Maaperän hiilivarasto 1 m syvyyteen asti Kuva: Batjes N.H. 1996. Total carbon and nitrogen in the soils of the world. European Journal of Soil Science. 47: 151-163. Biohiili / Jukka Pumpanen 5.3.2018

Hiilivarastot ekosysteemeissä Hiilen määrä eri biomeissa Suurin hiilimäärä trooppisissa ja boreaalisissa metsäekosysteemeissä. Maaperän suurimmat hiilivarastot tundralla ja boreaalisissa metsissä. Hiilenkiertonopeus eri ekosysteemeissä Hitain kiertonopeus tundralla ja boreaalisissa metsissä. KKKKKKKKKKKKKKKKKKKK oooooooooooooooo, eeeeeee vvvvvvvvvvvvvvvv mmmmmmmmmmmm = 0 VVVVVVVVVVVVVV gg CC mm 2 = HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH gg CC mm 2 vv 1 Kuva: Global covariation of carbon turnover times with climate in terrestrial ecosystems Carvalhais et al. Nature doi: 10.1038/nature13731 Biohiili / Jukka Pumpanen 5.3.2018

Hiilivaraston koko, hengitys (=hajotus)nopeus ja kiertoaika eri ekosysteemeissä Suuri vaihtelu hiilen kiertonopeudessa johtuu lämpötilasta ja hydrologiasta (vedenvaivaamilla mailla hajotus hidasta). Hengitysnopeus vaikuttaa hiilenkiertonopeuteen ja kykyyn varastoida hiiltä. Soil Microbiology and Biochemistry, Tellus (1992), 44B, 81-99. Biohiili / Jukka Pumpanen 5.3.2018

Mitä on biohiili Biohiiltä syntyy energiantuotannossa, kun eloperäistä ainetta kuumennetaan pyrolyysiprosessilla vähän happea sisältävissä olosuhteissa. Photo J. Pumpanen http://www.biochar-international.org/technology Biohiili / Jukka Pumpanen 6

Biohiili maanparannusaineena Parantaa maan vedenpidätyskykyä Parantaa kationinvaihtokapasiteettia Hiilisieppari Lisää maan hiilivarastoa http://www.biochar.info http://seachar.org/ Biohiili / Jukka Pumpanen 28.3.2018 7

BIOCHAR-projekti Biohiilen käyttö maaperän laadun parantamisessa; voidaanko biohiilellä lisätä puuston kasvua ja maaperän hiilivarastoja Jukka Pumpanen, Frank Berninger, Marjo Palviainen, Kajar Köster, Viktor Bruckman Suomen Luonnonvarain tutkimussäätiön rahoitus 2015-2017 1 yliopistotutkija (Marjo Palviainen) 1 jatko-opiskelija (Zhao Peng) 4 pro gradu-työntekijää Tutkimuskysymykset: 1. Miten eri lämpötiloissa tuotettu biohiili vaikuttaa maan orgaanisen aineksen hajoamiseen metsämaassa? 2. Kuinka hiilen lisääminen vaikuttaa maan ravinnetalouteen ja puuston kasvuun sekä tuottokykyyn? 3. Tuottaa mahdollisimman pysyvää hiiltä, jota voitaisiin käyttää hiilen pitkäaikaisessa varastoimisessa maaperään. http://www.sonnenerde.at/index.php?route=c ommon/page&id=1254 https://www.youtube.com/watch?v=qngbj3mrva0 Jukka Pumpanen 5.3.2018

BIOCHAR-projekti Biohiilen käyttö maaperän laadun parantamisessa; voidaanko biohiilellä lisätä puuston kasvua ja maaperän hiilivarastoja Jukka Pumpanen, Frank Berninger, Marjo Palviainen, Kajar Köster, Viktor Bruckman Vuonna 2015 perustettiin Hyytiälän metsäasemalle Juupajoelle kenttäkoe. T1 T4 T2 C T3 T1 T2 T4 C T3 Kahdessa eri lämpötilassa (500 C ja 650 C ) tuotettua biohiiltä. 20 kpl koealoja (5 käsittelyä x 4 toistoa) T4 T1 T2 C T2 T3 T3 C T2 T4 T1 = 500 C 0.5 kg m -2 T2 = 500 C 1.0 kg m -2 T3 = 650 C 0.5 kg m -2 T4 = 650 C 1.0 kg m -2 Jukka Pumpanen 5.3.2018 9

BIOCHAR-projekti Biohiilen käyttö maaperän laadun parantamisessa; voidaanko biohiilellä lisätä puuston kasvua ja maaperän hiilivarastoja Jukka Pumpanen, Frank Berninger, Marjo Palviainen, Kajar Köster, Viktor Bruckman Photo J. Pumpanen Jukka Pumpanen 5.3.2018

BIOCHAR-projekti Biohiilen käyttö maaperän laadun parantamisessa; voidaanko biohiilellä lisätä puuston kasvua ja maaperän hiilivarastoja Jukka Pumpanen, Frank Berninger, Marjo Palviainen, Kajar Köster, Viktor Bruckman Photo J. Pumpanen Jukka Pumpanen 5.3.2018

BIOCHAR-projekti Biohiilen käyttö maaperän laadun parantamisessa; voidaanko biohiilellä lisätä puuston kasvua ja maaperän hiilivarastoja Jukka Pumpanen, Frank Berninger, Marjo Palviainen, Kajar Köster, Viktor Bruckman Photo J. Pumpanen Jukka Pumpanen 5.3.2018

Biohiilen vaikutus hiilen kiertoaikaan maaperässä 3 käsittelyä (kontrolli, 0.5 kg m -2 ja 1.5 kg m -2 ) Koealoilta kerättiin maan pintakerroksesta (10 cm) näytteet käyttäen kairaa. Photo K. Köster Photo J. Pumpanen Photo K. Köster Biohiili / Jukka Pumpanen 28.3.2018 13

Biohiilen vaikutus hiilen kiertoaikaan maaperässä 4 koealaa jokaisessa käsittelyssä 9 näytettä jokaiselta koealalta Yhteensä 108 näytettä Biohiili / Jukka Pumpanen 28.3.2018 14

Biohiilen vaikutus hiilen kiertoaikaan maaperässä Jokaisesta näytteestä mitattiin hengitys (hiilidioksidin (CO 2 ) tuotto) 5 C, 15 C ja 25 C asteen lämpötilassa Mittausaika 8 tuntia jokaisessa lämpötilassa. Photo P. Zhao CO 2 -pitoisuuksien muutokset mitattiin kerätyistä ilmanäytteistä kaasukromatografilla. Biohiili / Jukka Pumpanen 28.3.2018 Photo P. Zhao 15

Hengitys Kuva: Pumpanen et al. 2015 Hengitysprosessin nopeus riippuu lämpötilasta ja happipitoisuudesta: Hengityksen lämpötilariippuvuus. Hapettomat olosuhteet rajoittavat hengitystä. Source: Pumpanen et al. 2003

Biohiilen vaikutus hiilen kiertoaikaan maaperässä Kiertoaika laskettiin seuraavasti: Lämpötilana käytettiin koealoilta mitattuja päiväkeskiarvoja (3 tunnin välein mitatuista lämpötiloista). Jokaiselle päivälle laskettiin tuotetun CO 2 :n määrä käyttäen hengityksen lämpötilavastetta. Päivittäiset CO 2 -tuotot laskettiin yhteen vuoden yli, ja saatiin vuoden aikana tuotetun CO 2 :n määrä. Temp. ( C) 25 20 15 10 5 0-5 3.12. 23.12. 12.1. T_H T_A T_B1 T_B2 1.2. 21.2. 12.3. Maan lämpötila 1.4. 21.4. 11.5. 31.5. 20.6. 10.7. 30.7. 19.8. 8.9. 28.9. 18.10. 7.11. 27.11. 17.12. 6.1. Biohiili / Jukka Pumpanen 28.3.2018 17 26.1.

Hengityksen lämpötilavaste 20 CHAMBER 1_NIGHT Temp. ( C) 25 20 15 10 T_H Maan lämpötila T_A CO 2 (µmol m -2 s -1 ) 16 12 8 CHAMBER 3_NIGHT CHAMBER 2 FULL DAY 5 4 0-5 26.1. 6.1. 17.12. 27.11. 7.11. 18.10. 28.9. 8.9. 19.8. 30.7. 10.7. 20.6. 31.5. 11.5. 21.4. 1.4. 12.3. 21.2. 1.2. 12.1. 23.12. 3.12. 0 0 5 10 15 20 Temperature ( C) Biohiili / Jukka Pumpanen 28.3.2018

Biohiilen vaikutus hiilen kiertoaikaan maaperässä Hiilen kiertonopeus laskettiin lopulta seuraavasti: Hiilen kiertonopeus (vuosia) = NNNNNNNNNNNNNNN hiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii (gg) HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH hiiiiiiiiiimmmmmmm (gg/vvvvvvvvvv) Biohiili / Jukka Pumpanen 28.3.2018 19

Johtopäätökset Biohiili ei lisännyt maassa olevan orgaanisen aineksen hajotusta Biohiili ei lisännyt maaperästä tulevia hiilidioksidipäästöjä. Biohiili näyttäisi siis sopivan hiilen varastoimiskeinoksi maaperään. Photo J. Pumpanen Biohiili / Jukka Pumpanen 28.3.2018 20

Kiitos! Tutkimusta ovat tukeneet Suomen Luonnonvarain tutkimussäätiö ja Suomen Akatemia: Academy of Finland Centre of Excellence Program uef.fi