Kohti tehokkaampaa vesiensuojelua Sakari Sarkkola, Mika Nieminen, Hannu Hökkä, Anu Hynninen, Ari Laurén, Martti Vuollekoski, Hannu Marttila, Harri Koivusalo, Erkki Ahti, Jukka Laine
SUO-HYDRO -hanke Tavoitteena oli: - Saada parempi tietämys suometsätalouden vesistövaikutuksista - Eri toimenpiteiden kuormitusvaikutusten tarkentaminen - Kunnostusojitustarvekriteerien tarkentaminen - Vesiensuojelumenetelmien kehittäminen Yhteistyötahoina SYKE, TAPIO, Aalto-yliopisto, Helsingin yliopisto, Oulun yliopisto, GTK
Menetelmät Järjestetyt kokeet - hydrologiset koekentät * metsikkökokeet * pintavalutuskentät - laboratoriokokeet valunta- ja haihduntamittaukset vedenlaadun seurannat tilastollinen mallinnus ja simuloinnit laskentatyökalujen kehittäminen (mm. KALLEkuormituksen laskentamenetelmä)
Vuosikuorma, 1000 kg Vuosikuorma, 1000 kg Vuosikuorma, 1000 kg Metsätalouden vesistökuormitus Metsätalouden kuormitus verrattuna luontaiseen taustakuormitukseen koko maassa: - typpikuormitus 4% - fosforikuormitus 10% - kiintoainekuormitus 54% 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 1600 1400 1200 1000 Typpikuorma (vuotuinen valtakunnallinen) Taustakuorma Metsätalous Typpikuorma Fosforikuorma (vuotuinen valtakunnallinen) Taustakuorma Metsätalous Suometsätalouden (kunnostusojitukset hakkuut) valtakunnalliset vaikutukset: - typen kokonaishuuhtoumat pieniä - n. 50% metsätalouden fosforikuormasta - lähes 100% kiintoainekuormituksesta 800 600 400 200 0 160000 140000 120000 100000 80000 Fosforikuorma Kiintoainekuorma (vuotuinen valtakunnallinen) Taustakuorma Metsätalous 60000 40000 20000 0 Kiintoainekuorma
Suometsätalouden kuormitus Kunnostusojitus lisää kiintoainekuormitusta - merkittävä metsätalouden kuormituslähde koko maan tasolla - suurimmat huuhtoumat ojien kaivun jälkeen 2-vuoden aikana - Liukoisen fosforin ja typen huuhtoumat pieniä Hakkuut (uudistushakkuut, maanmuokkaukset) lisäävät etenkin fosforin huuhtoutumista - huuhtoumat suurimpia 3 vuoden jälkeen hakkuusta, jolloin kuormitus ylittää kivennäismaiden vastaavat huuhtoumat - erityisesti karuimpien soiden ongelma (vähän alumiinia ja rautaa) - vettyminen voi lisätä fosforin huuhtoutumista - kokopuukorjuu voi lisätä typen huuhtoutumista
NH 4 + - N, mg/l Typen huuhtoutuminen voi kasvaa hakkuutähteiden ja kantojen korjuun seurauksena 0,9 Control 0,8 0,7 Clear-cut 0,6 0,5 Clear-cut Clear-cut 0,4 0,3 Clear-cut + logging residue removal 0,2 0,1 Clear-cut + logging residue & stump removal 0 Oct-06 Apr-07 Nov-07 Jun-08 Dec-08 Jul-09 Jan-10 Aug-10 Sienet siirtävät maasta vapautuvaa typpeä hajoavaan karikkeeseen Ei hajoavaa kariketta Vapautuvalle typelle ei ottajia Huuhtoutuu
Lannoituksen vaikutukset - typpilannoituksia ei käytännössä tehdä turvemailla - lannoitteisiin lisätty rauta ehkäisee huuhtoutumista (rautapk) - iso merkitys ojiin joutuvalla lannoitteella - lentolevityksessä ojiin joutuva määrän todettu olevan n. 3% - tuhkalannoituksella ei havaittu merkittäviä huuhtoumia 60% lannoituksesta lentolevityksenä - fosforin sitoutuminen rauta- ja alumiiniyhdisteisiin - raskasmetallit vaikealiukoisia emäksisyyden takia - ojia pystytään varomaan paremmin maalevityksessä
Vesiensuojelun suuntaviivat Metsätalouden vesiensuojelua tulisi edelleen parantaa - EU:n vesipuitedirektiivi; Valtioneuvoston periaatepäätös ja vesienhoitolaki - Kemera-laki - Kansallisen suostragian linjaukset Tavoitteena vesien hyvän ekologisen ja kemiallisen tilan saavuttaminen v. 2015 mennessä Millaisia vesiensuojeluratkaisuja? Niiden ekologinen ja taloudellinen tehokkuus?
Vesiensuojelun kaksi linjaa 1) Kuormituksen synnyn ehkäiseminen valumaalueella Metsänkäsittelyyn sidotut toimenpiteet 2) Liikkeelle lähteneen kuormituksen pienentäminen Vesiensuojeluratkaisut
Kunnostusojitus: Kuormituksen synnyn ehkäiseminen - Turhien ojitusten välttäminen alueilla, joilla puusto itse ylläpitää riittävää kuivatustilaa...puuston määrän lisääminen parantaa kuivatusta. Tuhkalannoitus vesiensuojelukeinona? - Valtaojien /eroosioherkkien ojien perkaamatta jättäminen
PO4 -P, mg/l Hakkuut: - Hakkuutähteiden korjuulla voi pienentää fosforikuormitusta - Kantojen noston vaikutukset selvitysvaiheessa - Hyvä kuivatustila periaatteessa pienentää fosforin huuhtoutumisriskiä turpeesta hakkuun jälkeen - Kokopuukorjuu myös ennallistamisalueilla huuhtoumia pienentävä toimenpide 0,45 0,4 0,35 0,3 Control Clear-cut Clear-cut Clear-cut + logging residue removal 0,25 Clear-cut + logging residue & stump removal 0,2 Clear-cut 0,15 0,1 0,05 0 Oct-06 Apr-07 Nov-07 Jun-08 Dec-08 Jul-09 Jan-10 Aug-10 Feb-11
Lannoitukset: - Rautafosfaatin ja apatiitin sekoitelannoitteen käytöllä voidaan merkittävästi ehkäistä fosforihuuhtoumaa - Tuhkalannoituksen käyttö - Levitystekniikoiden (maalevitys) kehittäminen Sekoitelannoitteella samanlaiset vaikutukset puun pituuskasvuun kuin pelkällä apatiitilla
Liikkeelle lähteneen huuhtouman 1) Pintavalutuskentät l. ennallistetut/luonnontilaiset suopuskurit - Pidättävät oikein mitoitettuna ja rakennettuna tehokkaasti * kiintoainetta (Nieminen ym.) * liukoista fosforia (Väänänen ym.) * liukoista typpeä (Hynninen ym.) pienentäminen - Typpilisäyskokeiden perusteella puskurit tehokkaimpia kun niiden pinta-ala >1% valuma-alueesta (epäorgaanisen N pidättyminen > 90%) - Puskurin pituus ja vedenvirtauksen tasainen levittyminen kuitenkin pinta-alaa tärkeämpiä ominaisuuksia
- Suopuskurit eivät ole tehokkaita pidättämään pieniä kuormia, jotka ovat lähellä taustakuormitusta. Puskurin itsensä aiheuttama kuormitus voi tällöin olla jopa suurempi (toimii kuten lt. suo) - Pintavalutuskentälle tuleva kuormitus voi aiheuttaa lyhytaikaisia typpioksiduulipäästöjä, mutta niiden merkitys pieni KHK-taseessa (< 1 kg/alue) - Luonnontilaisilta suopuskureilta metaanipäästöt selvästi suurempia kuin ennallistetuilta soilta
Pintavalutuskentät, yhteenveto - Pinta-ala mieluiten >1% valuma-alueesta ja pituus >50 m - Luonnontilaisia soita vältettävä (uhanalaiset suotyypit) -> kasvillisuusmuutokset - Paras menetelmä alueille, joilta on odotettavissa selkeää toimenpiteistä johtuvaa kuormitusta
2) Virtaamansäätömenetelmä: - Kustannustehokas tapa rajoittaa virtaamaa ja virtaavan veden eroosiovaikutusta (H. Marttilan väitöskirjatyö) - Periaate: Putkipatorakenne osa virtaamasta varastoidaan ojitusalueelle virtaamahuiput pois Riittävän pidätysajan vaatima varastotilavuus Tulvimisen estoon tarvittava varastotilavuus Ylivuotoputki Maa-aines Tukkeutumisen esto Läpivirtausputki Pysyvä varastotilavuus Lietetilavuus Alapuolinen oja
Esimerkki putkipadosta - Käytännön kokeilut Keski-Suomessa - Pienentää virtaamaa 10-91% - Merkittävä vähennys kiintoainekuormaan (86%) - Typestä ja fosforista pidättyi yli puolet (65-67%) Ylivuotoputki Läpivirtausputki - Ei vaikutusta puuston kasvulle - Ohjeet mitoitukselle - Kustannukset: suunnittelu 50-100E, putki 100E, rakentaminen 50-100E - Savimaat? Kestääkö rakenne? 18.4.2011 17
Reduction in SS, mg l-1 3) Laskeutusaltaat paljon käytetty mutta usein tehoton menetelmä - Pidättää kiintoainetta 18-30% - Pidättää huonosti liukoista fosforia ja typpeä - Hienojakoisilla ja erodoituvilla mailla allas voi olla kuormituslähde 200 150 100 50 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35-50 Pond number
Johtopäätökset Vesiensuojelun edistämisen keskeinen keinovalikoima turvemailla tulevaisuudessa * Turhien toimenpiteiden minimointi * Metsänkäsittelytoimenpiteet huuhtoutumisriskin pienentämiseksi * Pintavalutuskenttien rakentaminen * Virtaamien säätely Mitä vielä voidaan keksiä...??
KIITOS!!