Martinjärven Iso Kivijärven vertailututkimuksen tuloksia Järviparitutkimus Tommi Kauppila, Samu Valpola, GTK
Tutkimuksen tarkoitus, tausta ja haasteet Tutkimuksen tarkoitus: selvittää turvetuotannon vaikutuksia Keuruun Martinjärveen sedimenttien avulla Tutkimuksen tausta: sekä Martinjärven Vesienhoitoyhdistys että VAPO pyysivät toisistaan riippumatta vuonna 2011 tarjousta ko. järven sedimenttien tutkimisesta lopulta toteutettiin GTK:n omarahoituksella Turvetuotannon vaikutusten tutkimisen haasteet: Erottaa vaikutukset muista samanaikaisesti vaikuttavista tekijöistä: Ilmaperäinen laskeuma, maankäytön muutokset, vesistöjen rehevöityminen ja ilmaston muuttuminen seurannaisilmiöineen. Erityisen hankalaa on erottaa turvetuotanto metsäojitusten ja metsämaalta tulevan humuksen ja mineraaliaineksen vaikutuksista Turvetuotantoalueet sijaitsevat usein suovaltaisilla valuma-alueilla, jolloin myös luonnontilainen pintavesien humuspitoisuus on korkea ja metsämaatkin soistuneita. Turvetuotannon vaikutukset ovat samaa mutta enemmän
Sedimenttitutkimus Sedimentti on ekosysteemin muisti (Smol, 2002) Vesistösedimenttejä syntyy koko ajan valuma-alueen ja järven prosesseista - tallentavat tietoja muutoksista näissä prosesseissa Turvetuotannon vaikutukset voivat kohdistua erityisesti sedimentteihin Turvetuotanto voisi näkyä kaliumin määrän lyhytaikaisena kasvuna jos kuivatusojat on kaivettu mineraalimaahan asti ja sitä seuraavana hiilen määrän ja C/N-suhteen kasvuna Turvetuotanto Martinjärven valuma-alueella alkoi n. 1970-luvun puolivälissä, Kalmuneva n. 1980; nyk. vajaa 2 % pinta-alasta
Vertailututkimus Kahden lähekkäisen järven vertailututkimus: Martinjärvi, 105 ha, matala, metsätaloutta, turvetuotantoa Iso Kivijärvi, 190 ha, matala, metsätaloutta, ei turvetuotantoa Järvillä yhteneväiset ympäristöolot ja maankäytön historia Erityisesti yläpuolinen valuma-alue on paljon suurempi ja järvisempi Martinjärvessä (178 km 2, 21 järveä vs. 38 km 2, 4 järveä) Viipymä Martinjärvessä on lyhyt (n. 7 vrk vs. 90 vrk) Vedenlaadut saman kaltaiset Tärkeää: Hiilen tai kuiva-aineen kertymänopeuksia ei ole mielekästä vertailla edes samassa altaassa kahden eri näytteenottopaikan välillä Kertymisen kiihtymisen vertailu on mielekkäämpää
Näytteenottopaikat, kevät 2012 Kalmunevan turvetuotantoalue 160 mm ø mäntäkairanäytteet (60-75 cm) 210-Pb, Pitkät Lyhyet 137-Cs, mäntäkairanäytteet sarjat kemiat, (Limnos-noudin) biologiset (4-5,5 muuttujat, m) hiilen C-14, viimeaikainen 137-Cs, hiilen sedimentin taustakertymä, viimeaikainen magn. paksuuskasvu
Näytteenotosta
Sedimenttikaikuluotaukset
Cs-137 tulokset Iso Kivijärvi
Cs-137 tulokset Martinjärvi
Vuosi Radiolyijyajoituksen ajoitusmallit (CRS-malli, STUK) 2000 1950 1900 1850 1800 Martinjärvi Iso Kivijärvi 1750 1700 1650 1600 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Syvyys (cm)
Sedimentin viimeaikainen paksuuskasvu Martinjärven sedimenttisarjoissa Cs-137 laskeuma oli hautautunut tyypillisesti 7-8 cm syvyyteen Vastaa keskimäärin 2,6 mm/a 3,0 mm/a sedimentin paksuuskasvua 1986 jälkeen Iso Kivijärvessä sedimentin paksuuskasvu on ollut samaa luokkaa kuin Martinjärvessä (2,6 3,0 mm/a matalilla pohjilla). Syvännealueella 3,0-3,4 mm/a mikä johtunee sedimentin fokusoitumisesta laakealta pohjalta pienialaiseen syvänteeseen. Radiolyijyajoitukset tukevat Cs-137 profiileihin perustuvia päätelmiä
Tutkimusjärvien sedimentti on pääosin vanhaa. Iso Kivijärven C-14 ajoitus (Luonnontiet. keskusmuseo) Näyte: 0-385 cm 4741 BP 6005 BP 6284 BP 7439 BP n. 10 800 BP Pihlajaveden kuroutuminen Yoldiamerestä (Pajunen, 2004)
Tutkimusjärvien sedimentti on pääosin vanhaa. Martinjärven C-14 ajoitus (Luonnontiet. keskusmuseo) Näyte 0-547 cm 3583 BP 5033 BP 6008 BP 7499 BP n. 10 800 BP 4741 BP 6005 BP 6284 BP 7439 BP n. 10 800 BP
Hiilen kertymisen kiihtyminen 1986-2011 1820-1900 Järvi K-aine n.1986 jälkeen (g/m2/a) C n. 1986 jälkeen (g/m2/a) Viimeaikai nen muutos (%) Muutos taustasta (%) Iso Kivijärvi 342 44 408 634 Martinjärvi 492 49 311 474 7500 3500 BP Hiilen kertymän keskiarvo on laskettu v. 1986 jälkeen ja sitä on verrattu lähiajan vertailuarvoon (n. 1820-1900) sekä pitkän ajan vertailuarvoon (C- 14 näytteiden välinen jakso) Yläosan hiilen kertymä on kiihtynyt lyhyellä ajalla n. 3-4 kertaiseksi Lyhyen ajan vertailuarvo on kuitenkin sekin jo kohonnut pitkän ajan taustaarvosta Hiilen kertymisen kiihtyminen ei ole ollut Martinjärvessä merkittävästi Iso Kivijärveä suurempaa
C/N K (mg/kg) C (%) Maankäytön merkit 16 20 2000 14 12 Iso Kivijärvi Martinjärvi 1800 18 1600 16 1400 1200 14 10 1000 8 800 600 12 10 Martinjärvi C/N 6 Iso Kivijärvi C/N Martinjärvi C Iso Kivijärvi C 4 1820 1830 1840 18501860 1870 1880 1890 1900 191019201930 1940 1950 1960 1970 198019902000 2010 Vuosi 1820 1830 1840 1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Vuosi 400 200 0 8 6
Johtopäätöksiä Altaisiin on kerrostunut järviliejua enimmillään 5 7 m, Iso Kivijärvessä sedimentit ovat keskimäärin hieman paksumpia Sedimentin viimeaikainen paksuuskasvu on molemmissa järvialtaissa samaa suuruusluokkaa laajoilla alueilla järvissä (n. 8-9 cm vuoden 1986 jälkeen) Hiilen ja kiintoaineksen kertyminen on kiihtynyt molempien näytteenottopaikkojen nuoremmissa sedimenteissä verrattuna sekä pitkäaikaiseen taustakertymään että 1820-1900 jaksoon Kertymisen kiihtyminen on ollut hieman suurempaa Iso Kivijärvellä kuin Martinjärvellä
Johtopäätöksiä Iso Kivijärven sedimenteissä ensimmäiset merkit ihmistoiminnasta (eroosiosta) ajoittuvat 1800-luvun alkupuoliskolle ja erityisesti 1920-luvulta alkaen muutokset ovat selviä. 1960-luvulla humuksen osuus sedimentissä kasvaa Seuraava selkeä muutos on kerrostumisen kiihtyminen 1980- luvulla ja samanaikainen rehevöityminen Martinjärvessä kehityskulku on pitkälti saman kaltainen mutta piirteiltään vaimeampi Turvetuotannon vaikutusta Martinjärveen ei pystytty erottamaan, mutta K-pitoisuuden pieni lasku tuotantosoiden avaamisen jälkeen voi liittyä tähän
Järviparitutkimus Lähestymistapa: Useiden järviparien valinta (paikkatietoaineistot, aiemmat tutkimukset, tunnistetut tarpeet) Altaiden sedimenttien kaikuluotaukset Sedimenttinäytteenotto Pintasedimentit kaikista järvistä Pitkät sedimenttisarjat valikoiduista kohteista Ajoitukset Kemialliset määritykset, hiilen kertymä Biologiset määritykset Kuoriameebat (SYKE Jyväskylä)
Tutkimuksen tuottamalla tiedolla: Useiden järviparien tutkimisella pystytään vastaamaan monipuolisempiin kysymyksiin kuin yhden järviparin tutkimisella Pyritään vastaamaan kysymyksiin, kuten : Millainen on viimeaikainen hiilen kertymä ja sedimentin paksuuskasvu turvealueiden järvien ulappa-alueilla Ovatko järvet täyttymässä Ovatko jotkin järvet täyttymässä poikkeavalla tavalla Onko muutos ja sen suunta todennettavissa altaaseen kerrostuvan aineksen määrässä, laadussa, eliöyhteisöissä Mistä havaitut säännönmukaisuudet johtuvat Mihin muutos on johtamassa, millä aikataululla, missä eliöryhmässä
Tutkimuksen tilanne Järvien valinta paikkatieto- ja taustaaineistoihin tehtyjen hakujen pohjalta: esim. tietyllä valuma-alueella, tietyllä etäisyydellä toisistaan, altaan valuma-alueella turvetuotantoa / altaan valuma-alueella ei turvetuotantoa Tällä hetkellä valittuna 42 järveä (21 paria, kartta) Kaikuluodattuna n. 70 % Kaikuluotausten tulkinnat 2013 järvet 100 % 2014 järvet parhaillaan työn alla Pintasedimenttinäytteet (0-20 cm) 100 % Pitkät sedimenttisarjat 0 % Cs-137 ajoitukset 100 % Kemialliset määritykset lähes 100 % Osa tuloksista vielä saamatta Biologiset määritykset Kuoriameebat, SYKE Jyväskylä Näytteenottotilanne 2014
tommi.kauppila@gtk.fi