Siirry pääsisältöön

Taimikon ensireaktio varhaisperkaukseen - heikentyykö hiilensidonta?

Blogi
|
13.9.2022
|
Karri Uotila
|
Tuomas Laurila

Istutuskuusikon puusto käy läpi valtavan muutoksen taimikonhoidossa. Tyypillisesti viljavan kasvupaikan maat kasvavat runsaasti luontaista nopeakasvuista lehtipuustoa, jonka seurauksena istutuskuuset jäävät muutaman vuoden ikäisenä lehtipuiden jalkoihin. Silloin normaalissa metsänhoito-ohjelmassa suuri osa luontaisesta puustosta kaadetaan maahan varhaisperkauksessa, jotta kuusentaimet jatkaisivat hyvää kasvuaan. Varhaisperkauksen melko tuntemattomia vaikutuksia taimikon hiilitaseeseen selvitetään Maa- ja metsätalousministeriön rahoittamassa Luonnonvarakeskuksen ja Ilmatieteenlaitoksen toteuttamassa TaimiCO2-hankkeessa.

Hankkeen koetaimikoissa on meneillään toinen kasvukausi. Ensimmäisenä vuonna taimikoiden kehitystä seurattiin käsittelemättömänä, jotta saatiin vertailutiedot taimikoiden hiilitaseesta häiriintymättömissä olosuhteissa. Nyt kokeet ovat jatkuneet toista kesää, ja varhaisimmat ennakkotulokset sekä käsitys taimikon muutoksesta välittömästi perkauskäsittelyn jälkeen on nähtävillä.

Perkaus avartaa taimikon

Perkauksen vaikutus puustoon on silmiinpistävä välittömästi käsittelyn jälkeen, kuten näkyy Nastolan koealueelta perkauksen jälkeen otetussa kuvassa 1.  Valtaosa puiden maanpäällisestä biomassasta on ollut sitoutuneena lehtipuustoon. Käsittelyn jälkeen lehtipuusto on ruskettuneina latvuksina maassa, eli se on siirtynyt yhteyttävästä ja hiiltä sitovasta biomassasta hajoamisen myötä hiiltä ilmakehään päästävään biomassaan. Lisäksi puiden kaatamisella ja maiseman avartumisella perkauksessa voi olla maaperän hiilidioksidipäästöjä kiihdyttävä toissijainen vaikutus. Varjostamaton maa lämpenee auringon paisteen vaikutuksesta, joka yleensä lisää maahengitystä. Näistä vaikutuksista saamme tietoa käynnissä olevista mittauksista.

Kuva 1. Kuusivuotias perattu (vasemmalla) ja perkaamaton (oikealla) kuusentaimikko kuvattuna perkauskäsittelyjen rajalta kuusi viikkoa varhaisperkauskäsittelyn jälkeen. Kuva: Karri Uotila

Taimikon hiilitaseen selvittäminen mikrometeorologisella menetelmällä

Perinteinen tapa seurata metsän hiilivaraston muutosta on mitata puuston maanpäällisen biomassan kasvu. Hiiltä on kuitenkin enemmän maaperässä ja juuristossa. Näiden muutoksia on vaikeaa ja työlästä mitata luotettavasti. Metsän hiilitasetta voidaan tarkastella myös ilmakehästä päin.

Voimme mitata hiilidioksidin nettovuon. Kuinka paljon metsä kokonaisuudessaan nettona imee tai päästää hiilidioksidia yhteyttämisessä sekä maa- ja kasvihengityksessä. Kaasunvaihto metsän ja ilmakehän välillä tapahtuu ilmakehän alimman muutaman kymmenen metrin kerroksen läpi. Kun tuulee, tuon kerroksen virtaus on pyörteinen. Pystysuuntainen kaasun vuo tapahtuu pyörteissä, joiden koko on senteistä kymmeniin metreihin. Jos esimerkiksi päivällä metsä yhteyttää voimakkaasti, lehvästö kuluttaa hiilidioksidia ja sinne muodostuu ylempää ilmakerrosta matalampi hiilidioksidipitoisuus. Tuulipyörteen ylöspäin suuntautuvassa osassa pienempää pitoisuutta kulkeutuu ylöspäin ja kompensoivassa alaspäin suuntautuvassa pyörteen osassa suurempaa pitoisuutta kulkeutuu alaspäin. Nykytekniikalla pystytään mittaamaan tuulipyörteet ja kaasun pitoisuuden vaihtelut näissä pyörteissä mikä edellyttää havaintonopeutta kymmenen kertaa sekunnissa. Näistä lasketaan nettotase puolentunnin havaintoina ja siten pystymme seuraamaan sekä hiilidioksidin imeytymistä päivällä että päästöä yöllä. Tällä mikrometeorologiseksi kutsutulla menetelmällä saadaan mitattua jatkuvatoimisesti useamman hehtaarin alueen nettohiilitase niin kesällä kuin talvella.

Taimikko alle 7-vuotiaana vielä hiilen lähde, perkaus heikensi nielua

TaimiCO2 hankkeessa kuusentaimikkoa on mitattu mikrometeorologisesti vuoden 2021 toukokuusta lähtien. Ensimmäisenä mittausvuonna taimikko imi juhannuksen tienoilla hiilidioksidia voimakkaimmin (kuva 2). Hiilinielu on suurimmillaan päiväsaikaan, jolloin kasvit yhteyttävät. Yöllä pimeässä hiilidioksidin yhteyttämistä ei tapahdu ja nettovuo edustaa maaperän ja kasvihengityksen voimakkuutta. Se oli voimakkainta lämpimän kasvukauden aikana ja se jatkui vahvana syksyä kohden, kun yhteyttäminen selvästi heikkeni jo elokuussa. Metsän nettonieluisuus tai -lähteisyys muodostuu näiden kahden prosessin summana laskettuna kaikista vuorokauden tunneista. Taimikkomme tapauksessa nettonielukausi alkoi aivan toukokuun lopulla ja se kesti heinäkuun loppuun. Siitä lähtien aina seuraavaan toukokuuhun taimikko oli hiilidioksidin nettolähde ilmakehään. Heinäkuun 2022 alussa tehty tiheän luontaisen koivikon perkaus pienensi keskipäivän hiilidioksidin vuon nielun voimakkuutta noin puoleen, kun vihreä lehtiala väheni huomattavasti. Sen myötä nettonielu heikkeni, kun maaperän ja jäljelle jääneen kasvillisuuden hengitysprosessit eivät vähentyneet yhtä paljon.

Jatkuvatoimisen mittauksen havainnoista voidaan laskea taimikon kumulatiivinen hiilitase (kuva 3). Kesä-heinäkuun aikana taimikko imi hiilidioksidia hiilenä ilmaistuna 1–1,5 tonnia hehtaaria kohden. Elokuu ja syksy oli voimakaan nettolähteisyyden jakso 2,5 tonnia hehtaaria kohden. Talvi- ja kevätjakson aikana kylmän maaperän hengitys oli heikkoa ja jakson päästö oli 1 tonnia hehtaarilta ja taimikko toimi vuosisyklin yli vielä selvästi hiilen lähteenä. Perattua kautta on mitattu vasta kaksi kuukautta ja tulokset ovat hyvin alustavia, mutta pienemmästä yhteyttämisestä seurasi loppukesälle 1 tonnia hehtaaria kohden alhaisempi hiilitase.

Kaventuvatko peratun ja perkaamattoman alueen erot nopeasti?

Pidemmällä tähtäimellä perkauksen vaikutukset hiilitaseeseen eivät jatkune yhtä voimakkaina kuin välittömien vaikutusten perusteella näyttää. Maanalaiseen biomassaan lehtipuiden kaatamisella on vain vähäinen vaikutus. Suuri osa lehtipuiden kannoista selviää perkauksesta elossa, ja ne vesovat kasvukaudella noin parin viikon päästä kaadosta. Kuusi viikkoa perkauksen jälkeen taimikossa oli jo runsaasti 10–30 cm pituisia kantovesoja (kuva 4). Myös kuusi intoutuu yleensä hyvään kasvuun perkauksen jälkeen ja täydentää lehtipuulta perkauksessa vapautunutta kasvutilaa nopeasti. Havupuiden merkittävä yhteyttäminen alkaa myös jo maalis-huhtikuussa, joka pidentää metsikön nettonielukautta.

Mittausten jatko vaikuttaa mielenkiintoiselta. Kuinka nopeasti peratulle alueelle kehittyy uutta yhteyttävää kasvustoa ja saavuttaako perattu alue perkaamattoman tasetta? Tai kuinka kauan kuluu, että metsikön kasvuun sitoutuva hiilidioksidi ylittää maaperän ja kasvuston hengityksen, ja metsästä tulee vuoden yli laskettuna hiilen nettonielu?

Kuva 4. Lehtipuiden kannot vesovat nopeasti perkauksen jälkeen, jolloin myös lehtipuuston yhteyttäminen jatkuu nopeasti uudelleen. Kuva on otettu kuuden viikon kuluttua perkauksesta. Kuva: Karri Uotila

Kommentit

Lisää uusi kommentti

Moderaattori tarkastaa kommentit ennen niiden julkaisemista mahdollisten roskapostien tai muiden epäasiallisten viestien estämiseksi. Viive julkaisemiseen on enintään vuorokausi viikonloppuja tai juhlapyhiä lukuun ottamatta.
Tällä kysymyksellä varmistetaan, että kommentoija on ihminen ja estetään robottien lähettämä roskaposti.