Browsing by Subject "metaani"

Sort by: Order: Results:

Now showing items 1-20 of 25
  • Haikarainen, Iikka (Helsingfors universitet, 2016)
    Metaani (CH4) on yksi tärkeimmästä kasvihuonekaasusta. Sen ilmastoa lämmittävä vaikutus on 100 vuoden lämmi-tyspotentiaalina 28-kertainen hiilidioksidiin verrattuna. Lisäksi metaanin määrä ilmakehässä on yli kaksinkertaistunut esiteollisen ajan alun jälkeen ja sen lähteiden tuntemisessa on puutteita. Ilmakehän metaanista suurimman osan on arveltu olevan peräisin anaerobisissa olosuhteissa tapahtuvasta metanogeneesistä. Boreaaliset metsät on mielletty CH4-nieluiksi maan hapellisessa kerroksessa tapahtuvan metaaninsitoutumisen vuoksi. Myös puut toimivat CH4-lähteinä joko helpottamalla maassa anaerobisesti syntyneen metaanin pääsyä ilmakehään tai tuottamalla sitä itse. Vaikka ensimmäiset havainnot puiden CH4-päästöistä tehtiin jo lähes 20 vuotta sitten, on vasta viimeaikainen tutkimus osoittanut että puiden CH4-päästöt voivat vaikuttaa huomattavasti metsien CH4-taseeseen. Suurimpien arvioiden mu-kaan puiden vapauttaman metaanin osuus on jopa 10–40 % globaalista CH4-budjetista. Puiden CH4-päästöjen tutki-mus on tähän asti suuntautunut enimmäkseen trooppiselle ja temperaattiselle kasvillisuusvyöhykkeelle, mutta tutki-mus boreaalisella kasvillisuusvyöhykkeellä on jäänyt vähäiseksi. Tämän pro gradu -työn tavoitteena on arvioida boreaalisella havumetsävyöhykkeellä tavanomaisesti esiintyvien kah-den puulajin, hieskoivun (Betula pubescens) ja kuusen (Picea abies), CH4-vuota ja sen vaihtelua kasvukauden alussa. Työn aineistona on käytetty 28.4.–11.6.2015 Hyytiälässä kahdella eri koealalla havaittuja puiden ja metsänpohjan CH4-voita, jotka on mitattu hieskoivujen ja kuusien rungoista ja oksista käyttäen suljettua kammiomittausmenetelmää. Koealoina olivat soistunut alue (metsäkortekorpi), jolta valittiin 4 koepuuta (2 hieskoivua, 2 kuusta) ja kivennäismaa-alue (kuivahko kangas), jolta valittiin yksi koepuu (hieskoivu). Tutkimuksissa havaittiin, että sekä hieskoivut että kuuset toimivat CH4-lähteinä rungoista ja oksista, vaikka ne myös ajoittain sitoivat metaania. Havaitut CH4-vuot olivat suuruusluokaltaan hyvin vaihtelevia. Suurimmat CH4-päästöt ha-vaittiin soistuneella kasvupaikalla kasvavien hieskoivujen rungoista, joissa runkopinta-ala kohtaiset päästöt vähenivät eksponentiaalisesti puun pituusprofiilissa tyvestä latvaa, ja rungon tyveltä mitatut suurimmat päästöt myös kasvoivat kevään edetessä. Soistuneella koealalla puiden runkojen CH4-vuo korreloi maalämpötilojen kanssa sekä positiivisesti (hieskoivut) että negatiivisesti (kuuset). Sadekertymän havaittiin korreloivan negatiivisesti koivujen runkojen vuon kanssa. Muilla taustamuuttujilla (esim. ilman lämpötila, säteily, mahlan virtausnopeus) ei ollut havaittavaa yhteyttä puiden CH4-vuohon. Korrelaatioita ei myöskään havaittu kivennäismaakohteella olleen hieskoivun keskiarvoisten CH4-voiden ja taustamuuttujien välillä. Puiden CH4-vuosta tehtiin yleistys metsikkötasolle, mikä osoitti kuusien päästö-jen (6,15 g ha−1 vrk−1) olevan suurempia kuin hieskoivujen päästöt (5,82 g ha−1 vrk−1) johtuen kuusien oksiin sitoutu-neesta suuremmasta biomassan määrästä verrattuna hieskoivuihin. Tästä syystä kuuset voivat olla merkittävämpiä metaanin vapauttajia kuin hieskoivut. Työn tulokset vahvistavat aiempien tutkimusten havainnot puiden CH4-päästöistä ja osoittavat että myös boreaalisen kasvillisuusvyöhykkeen puilla voi olla merkittävä rooli globaalissa CH4-budjetissa, jossa puiden CH4-vuota ei ole tähän asti lainkaan huomioitu. Hieskoivujen ja kuusien erilainen vaste kasvukauden alkuun, maalämpötilaan ja sateisuuteen viittaa puulajien välisiin eroihin CH4-vuota säätelevissä tekijöissä tai metaanin kuljetukseen liittyvässä fysiologiassa.
  • Bergström, Irina (Finnish Environment Institute, 2011)
    Monographs of the Boreal Environment Research 38
    The carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) fluxes from aquatic sediments have recently received considerable interest because of the role of these gases in enhancing climate warming. CO2 is the main end product of aerobic respiration and CH4 is produced in large amounts under anaerobic conditions. Shallow, vegetated sediments are an important source of both gases. CH4 may be transported via rhizomes and aerenchymal tissues of aquatic plants from the sediment to the atmosphere, thus avoiding oxidation in the aerated sediment surface and water column. Temperature is known to be a key factor affecting benthic CO2 and CH4 flux rates, but the interplay between other factors that may affect the fluxes from sediments is still poorly known. In order to study the spatial and temporal variability of carbon gas fluxes in boreal aquatic sediments, the area-based CO2 production rates in lake and brackish water sediments and CH4 emissions in vegetated lake littorals were measured in this work. The effects of temperature, sediment quality, plant species, zoobenthos and seasonal variation on flux rates were also estimated. The range of CO2 production rates measured in the field was 0.1–12.0 mg C m–2 h–1 and that of CH4 emission rates 0–14.3 mg C m–2 h–1. When incubated at elevated temperatures (up to 30 °C) in the laboratory, the CO2 production rates increased up to 70 mg C m–2 h–1. Temperature explained 70–94% of the temporal variation in the CO2 production in lake sites and 51% in a brackish water site. In the lake mesocosm, temperature explained 50–90% of the variation of CH4 emission. By contrast, CH4 oxidation rate was not dependent on temperature. The CH4 fluxes through the plants of six emergent and floating-leaved plant species were studied in the field (temperature range 20.4–24.9 °C). Stands of the emergent macrophyte Phragmites australis emitted the largest amounts of CH4 (mean emission 13.9 ± 4.0 (SD) mg C m-2 h–1), the mean emission rate being correlated with mean net primary production (NPP) and mean solar radiation. In the stands of floating-leaved Nuphar lutea the mean CH4 efflux (0.5 ± 0.1 (SD) mg C m–2 h–1) was negatively correlated with mean fetch and positively with percentage cover of leaves on the water surface. On a regional level, stands of the emergents P. australis and Equisetum fluviatile emitted 32% more CH4 than natural open peatland during the growing season, although their areal coverage in the study region was only 41% of that of peatland area. Climate warming will presumably increase the carbon gas emission from vegetated littorals. The model-based estimated increase of CO2 production rate in June was 29% and for CH4 emissions as much as 65% for the time interval of 110 years from 1961–1990 to 2071–2100. The results indicate that carbon gas fluxes from aquatic sediments, especially from vegetated littorals, are significant at the landscape level. They are linked to temperature but also to several other interacting factors such as e.g. water and bottom quality and ecosystem composition. Detailed investigation of the overall links between the causes and effects is urgently needed in order to understand and predict the changes caused by warming climate.
  • Tuomaala, Emilia (Helsingin yliopisto, 2022)
    Permafrost peatlands have a significant role in the global carbon cycle, as they store ca. 185 Pg of carbon. Because of the slow decomposition of organic matter, they have sequestered carbon dioxide from the atmosphere and cooled the climate for thousands of years. However, in anaerobic decomposition also methane – a strong greenhouse gas – is produced. Climate change results in changes in permafrost peatland habitats; distribution and proportional share and these changes also affect the CO2 and CH4 fluxes. In this master’s thesis I compare the net ecosystem exchange and pore water methane concentrations in different microhabitats in the Stordalen palsa mire in Abisko, Sweden. In addition, I review the reported climate change-driven habitat changes in the area and its effects on the CO2 and CH4 fluxes. My results suggest that Sphagnum sp. and Sphagnum fuscum -microhabitats were net sinks of CO2 whereas lichen-, shrub- and Eriophorum-microhabitats were net sources. These results were best explained by the proportional coverage of green vegetation, which was highest in both Sphagnum-microhabitats. No discernible differences were found between pore water methane concentrations in different habitats. Permafrost thawing has increased the occurrence of wet habitats in Stordalen. These habitat changes have increased carbon sequestration in the area but at the same time methane emissions have also increased. Because of this, the radiative forcing of the peatland has changed from negative to positive and the on-going habitat changes will likely continue in future. On a longer timespan though, the radiative forcing will likely switch back to negative as carbon sequestration increases and the effects of the methane emissions decrease.
  • Heikkinen, Tiina Katariina (Helsingfors universitet, 2016)
    Due to anoxic conditions and slow decomposition, pristine peatlands are usually considered as sinks of carbon dioxide but sources of methane. After drainage for forestry purposes, carbon dioxide emissions usually start to increase and methane emissions decrease. Nowadays about 830 000 hectares of forestry drained peatlands in Finland are considered as low productive and non-suitable for commercial forestry as they are too nutrientpoor or too wet. Restoration has been seen one way to after-use these areas but its effects on greenhouse gas fluxes, especially on very nutrient-poor bogs, is mainly unknown. The aim of this thesis was to find out the effect of restoration on methane fluxes from low productive nutrient poor raised bogs. Methane fluxes were measured from 14 sites (7 restored, 6 drained, 1 pristine) near Sipoo, Tammela and Parkano during the summers of 2014 and 2015. Also water table level and peat temperature from 5 and 30 cm depth were measured. Vegetation of the gas measurement plots was surveyed using the Braun-Blanquet method in Sipoo and Tammela sites. Restoration (ditch blocking and/or tree removal) was done 4‒22 years before measurements. Restored sites were wetter than drained sites but drier than pristine sites. Peat temperature was higher in the ditches of restored sites and the coverage of cottongrass (Eriophorum vaginatum) increased a little. Both drained and restored sites were methane sources during the growing season. The annual flux of restored sites (4.02 ± 1.21 g m-2 yr-1) was little bit higher than drained sites (2.86 ± 1.57 g m -2 yr-1). The highest flux was measured from pristine sites (8.38 g m-2 yr-1). Methane fluxes from the ditches increased most and they were close to the fluxes from hollows of pristine site. The age of restored site did not affect the methane fluxes although the highest fluxes were measured from the youngest site. The results were not, however, statistically significant due the huge variation within and between the sites. The fluxes of restored sites were closer to the fluxes of pristine peatlands found from literature compared to drained sites, which means that restoration was successful and there was not a big problem for climatic point of view.
  • Heiskanen, Lauri (Ilmatieteen laitos - Finnish Meteorological Institute, 2023)
    Finnish Meteorological Institute Contributions 184
    The subarctic landscape consists of diverse ecosystems, each having a multitude of biological processes controlling the carbon (C) cycle. Thus, the ecosystem-atmosphere exchange of carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) can display substantial temporal and spatial variation. In this thesis, the objective was to study the C flux responses to changing environmental conditions on the plant community, ecosystem and landscape level. The study sites included fen, upland pine forest, pine bog and lake ecosystems and a mountain birch foresttundra ecotone. The CO2 and CH4 fluxes were measured with the eddy covariance and flux chamber methods during two meteorologically contrasting years. The fen acted as a small annual CO2 sink and an effective CH4 source to the atmosphere, while the pine forest was an effective CO2 sink. The emissions of CO2 and CH4 were sevenfold from the organic compared to the mineral sediment lake. The annual pine bog CO2 sink was estimated to be between the fen and forest sinks. The C fluxes of the four main plant community types (PCTs) of the flark-string microtopography continuum at the fen were controlled by vegetation composition, water table and meteorology. The driest PCTs had larger ecosystem respiration and gross photosynthesis than the wet ones. The three wettest PCTs contributed roughly equally to the total CH4 emissions of the fen, while the emissions from the driest PCT were minor. The fen C fluxes differed between the measurement years during two distinct periods: the warmer-than-average spring in 2018 and a heatwave and drought event in July 2018. The warm spring increased CO2 uptake, while the drought decreased both CO2 uptake and CH4 emissions. The drought also decreased the CO2 uptake of the other terrestrial ecosystems including the birch ecotone. The pine forest CO2 fluxes were affected by the rainy summer in 2017 by increasing the respiration, and a cold spell in autumn 2018, which decreased respiration. Since the post-glacial peatland initiation, peatland expansion and vegetation shifts have altered the CO2 and CH4 fluxes within the current fen area, and it was estimated that the net C exchange during this period has varied between a close-to-neutral balance and an effective sink.
  • Rutanen, Aino (Helsingin yliopisto, 2020)
    Global warming caused by the warming effect of greenhouse gases (GHGs) induces permafrost thaw, which could alter Arctic ecosystems from prominent carbon sinks to potential sources of GHG emissions when polar microorganisms become metabolically more active and have access to carbon compounds that were previously largely unavailable. Polar microbes can have significant contributions to the growing emissions of carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) and therefore, studies on their metabolism are important. The aim of my study was to investigate polar microbial community composition and diversity as well as functional potential that was related to GHG-cycling in a subarctic environment with genome-resolved metagenomics. Soil cores were collected at the Rásttigáisá fell that is located in Northern Norway. After DNA extraction, ten mineral soil samples were sequenced. Metagenome-assembled genomes (MAGs) were reconstructed using either the combination of human-guided binning and automatic binning or human-guided binning only. Taxonomy was assigned to the MAGs and the functional potential of the MAGs was determined. I recovered dozens of good-quality MAGs. Notably, the MAGs from the mostly unknown phyla Dormibacterota (formerly candidate phylum AD3) and Eremiobacterota (formerly candidate phylum WPS-2) were reconstructed. There were MAGs from the following bacterial phyla as well: Acidobacteriota, Actinobacteriota, Chloroflexota, Gemmatimonadota, Proteobacteria and Verrucomicrobiota. In addition to the bacterial MAGs, MAGs from the group of ammonia-oxidizing archaea were recovered. Most of the MAGs belonged to poorly studied phylogenetic groups and consequently, novel functional potential was discovered in many groups of microorganisms. The following metabolic pathways were observed: CO2 fixation via the Calvin cycle and possibly via a modified version of 3-hydroxypropionate/4-hydroxybutyrate cycle; carbon monoxide oxidation to CO2; CH4 oxidation and subsequent carbon assimilation via serine pathway; urea, ammonia and nitrite oxidation; incomplete denitrification as well as dissimilatory nitrate reduction to ammonium. My study demonstrates how genome-resolved metagenomics provides a valuable overview of the microbial community and its functional potential.
  • Poutamo, Helinä (Helsingin yliopisto, 2019)
    Peatlands are significant pools of carbon and nitrogen. Forestry-drained peatlands have lower methane emissions than undisturbed peatlands, but emissions of carbon dioxide and nitrous oxide increase after ditching. The effect of ditching on the emissions of peat is stronger on nutrient-rich peatlands than on nutrient-poor peatlands. However, the growing vegetation and wood production form a large carbon sink. So far, forestry-drained peatlands have mainly been carbon sinks in Finland. There are 4.6 million hectares of forestry-drained peatlands in Finland. Ditching peatlands for forestry started in the beginning of the 20th century, and was on its height from 1960s to 1980s. Forestry-drained peatlands are reaching maturity now, but there is little knowledge about the effect of forest management practices on greenhouse gas emissions from forestry-drained peatlands. The purpose of this study is to investigate the effect of logging residues on emissions of carbon dioxide, methane and nitrous oxide from forestry-drained peatlands. Greenhouse gas emissions were measured from the nutrient-rich peatland Lettosuo in Tammela that was drained for forestry in 1969. In early spring of 2016, dominant pine trees were harvested to make room for spruce undergrowth. During the harvest, the harvester formed piles of logging residues on its tracks to avoid erosion of the soil. Five plots were established and measurements taken with the closed-chamber method during 2016-2017. On each of the five plots, two chamber collars were installed on the machine’s tracks, full of logging residues, and other two collars were installed outside of the tracks with little to no logging residues. In addition to greenhouse gas emissions, the dry mass of the logging residues, temperature and groundwater level were measured. Carbon dioxide emissions from residue-covered collars was measured at 0.81–0.88 g m-2 h-1. The fluxes were 1.5-2 times larger than on the control collars (0.40–0.54 g m-2 h-1). A kilogram of logging residues raised the emissions by 0.10 ± 0.01 g m-2 h-1. Compared to the dry mass of branches, the dry mass of needles increased the emissions fourfold. On plots 1-4, the collars installed in the groove of the harvester’s tracks were the only sources of methane by 0.0055 mg m-2 h-1. The methane flux of the other collars varied between -0.0035 and 0.0136 mg m-2 h-1. A kilogram of logging residues raised methane fluxes by 0.003 ± 0.001 mg m-2 h-1. Again, the effect of needles was quadruple as compared to branches. Plot #5 was investigated separately due to the Eriophorum vaginatum that had grown inside the collars. On all plots, nitrous oxide emissions didn’t significantly differ from collar to collar, even though emissions measured from logging-residue covered collars (0.20–0.30 mg m-2 h 1) were two to three times larger than on the other collars (0,10 mg m-2 h-1). Logging residues and the mechanical impact of the harvester on the peat soil increase emissions of carbon dioxide and methane. Emissions of nitrous oxide also increase, but the variance of measured emissions and the small sample size rendered the results statistically insignificant.
  • Holopainen, Kristina (Helsingin yliopisto, 2021)
    Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää härkäpapusäilörehun vaikutuksia lypsylehmien syöntiin, maidontuotantoon, dieetin sulavuuteen ja metaanin tuotantoon, kun nurmisäilörehua korvattiin osittain härkäpapusäilörehulla. Säilörehu ja viljat muodostavat lypsylehmien ruokinnan perustan, jota täydennetään valkuaisrehuilla, kuten rypsillä ja rapsilla. Tällä hetkellä nautojen ruokinnassa käytettävät täydennysvalkuaisrehut ovat valtaosin tuonnin varassa. Suomen valkuaisomavaraisuus oli täydennysvalkuaisen osalta vuonna 2018 noin 23 %. Palkokasvien viljelyllä voitaisiin korvata tuontivalkuaista ja nostaa Suomen valkuaisomavaraisuutta. Tutkimus toteutettiin Helsingin yliopiston Viikin opetus- ja tutkimustilan navetassa 26.10.2019 – 17.1.2020. Tutkimuksessa verrattiin ensimmäisen sadon timotei-nurminatasäilörehua seokseen, jossa 2/3 nurmisäilörehusta korvattiin härkäpapusäilörehulla lypsylehmien ruokinnassa. Tutkittavien säilörehujen lisäksi seosrehu sisälsi kauraa, ohraa, härkäpapua, hernettä, melassileikettä, propyleeniglykolia ja kivennäisiä. Seosrehun väkirehun osuus kuiva-aineesta oli 35 %. Lehmille oli vapaasti tarjolla seosrehua. Lypsyn yhteydessä lehmät saivat robotilta maitotuotokseen suhteutetun väkirehuannoksen (4,6–9 kg/pv). Koe toteutettiin jaksokokeena, jossa lehmille annettiin ensin neljän viikon ajan nurmisäilörehua (kontrollirehu). Sen jälkeen lehmille annettiin neljän viikon ajan härkäpapusäilörehun ja nurmisäilörehun seosta (67:33 % kuiva-aineesta). Viimeisellä neljän viikon ruokintajaksolla lehmät saivat taas seosrehussa kontrollinurmisäilörehua. D-arvoltaan korjattu nurmisäilörehu oli sulavampaa (654 g/kg ka) verrattuna härkäpapusäilörehuun (594 g/kg ka). Kokeessa oli mukana yhteensä 10 Ayrshire-lehmää, jotka olivat poikineet vähintään kaksi kertaa. Koelehmät söivät härkäpapusäilörehua 15,1 kg ka/pv, joka oli 2,8 kg ka/pv enemmän kuin nurmisäilörehua. Kokonaiskuiva-aineensyönti oli härkäpapusäilörehulla 3,55 kg ka/pv runsaampaa verrattuna nurmisäilörehuun perustuvan ruokinnan kokonaiskuiva-aineensyöntiin. Härkäpapusäilörehuruokinnalla energiakorjattu maitotuotos ja maidon valkuaistuotos olivat suuremmat nurmiruokintaan verrattuna. Härkäpapuruokinta nosti dieetin kuiva-aineen ja orgaanisen aineen sekä raakavalkuaisen sulavuutta, mutta sillä ei ollut vaikutusta valkuaisen/typen hyväksikäyttöön. Metaanipäästöihin (g/pv) härkäpapuruokinnalla ei ollut vaikutusta. Nurmisäilörehun korvaaminen härkäpapusäilörehulla vähensi metaanin tuotantoa syötyä kuiva-ainekiloa kohti. Tulosten perusteella härkäpapusäilörehu sopii hyvin lypsylehmien ruokintaan. Nurmisäilörehun osittainen korvaaminen härkäpapusäilörehulla lisää lehmien kuiva-aineen syöntiä nostaen lypsylehmien energiakorjatun maidon tuotosta ja maidon valkuaistuotosta.
  • Koskinen, Markku (Finnish Society of Forest Science, 2017)
    Dissertationes Forestales
    In this study, the effects of restoration of forestry-drained peatlands on the nutrient and organic carbon exports and methane dynamics of the restored sites are explored. The study consists of four sub-studies. Two of the sub-studies are concerned with the effects on water quality and export of elements of restoration and were conducted on a catchment scale. One of the studies was conducted in the laboratory, and assessed the release of elements from peat samples under anaerobic inundation simulating the effects of a rising water table after restoration or logging. The fourth study was again a field study, in which the differences in methane emissions between undrained, drained and restored spruce swamp forests were assessed. In all, 24 different pristine, drained and restored sites are featured in the study, one site being present in two of the sub-studies. The results indicate potentially large effects of restoration especially on the nutrient rich spruce-dominated sites, which had the highest restoration-induced increases in organic carbon and nutrient exports in the catchment studies, and which also exhibited high methane emissions after restoration, higher than in the undrained or drained state. The results should prompt research into the techniques applied in restoration of such sites and into the processes which lie behind these large effects.
  • Mäki-Asiala, Hanna (Helsingin yliopisto, 2021)
    It is necessary actively seek effective ways to reduce agricultural emissions so that the proportion of agricultural greenhouse gas emissions in total national emissions does not increase. The aim of this study was to evaluate with carbon footprint calculators different options for reducing greenhouse gas emissions of dairy production and the carbon footprint of energy-corrected milk. The scenarios included the changes in the dietary concentrate proportion, the proportion of grass in cultivation, the digestibility of roughage and the level of milk production. In addition, the effect of temperature on methane emissions from manure was examined. Data of a dairy farm located in Central Ostrobothnia from year 2020 were utilized in the study. The assessment was carried out by using the carbon footprint calculator developed by the European Commission and the Valio Carbo® environmental calculator. According to the results of both calculators, the effect of the changes in the concentrate proportion in the diet on the carbon footprint of milk was very small. Reducing the proportion of concentrate in the diet reduced total emissions. Reducing the proportion of rapeseed meal in feeding reduced total emissions more than reducing the proportion of barley. Increasing the proportion of grass in cultivation reduced the carbon footprint of milk and the total amount of greenhouse gas emissions with both calculators. According to the European Commission carbon calculator, increasing grass yield and also increasing the proportion of grain in cultivation reduced the carbon footprint of milk and the total amount of greenhouse gas emissions. With Valio Carbo® environmental calculator, increasing the proportion of grain in cultivation increased the carbon footprint of milk and the total emissions. According to European Commission calculator, the total emissions and the carbon footprint of milk decreased when the digestibility of roughage decreased. The increase of milk production level also clearly reduced the carbon footprint of milk with both calculators. However, the change in the milk production level had only a small effect on the amount of emissions produced. Reducing the conversion factor describing the effect of temperature on methane formation from slurry reduced the carbon footprint of milk. The decrease in the conversion factor reduced the emissions from the manure system by 51.3 percentage and reduced the milk carbon footprint from 1.21 to 1.15 kg CO2e/kg ECM. In conclusion, there are many feasible opportunities to reduce the carbon footprint. The most effective ways to reduce total emissions at farm level are to increase the proportion of grass in cultivation and to increase the yield of grass. Raising the milk production level effectively reduces the carbon footprint, but in the future the calculations must take into account that the dry matter intake is higher as the milk yield increases. The main differences between the calculators are currently in the coefficients they use. When comparing the results given by the calculators, it is important to note that the calculation principles cannot fully take into account the possible opposite effects of different factors. The results should be looked critically with a caution that the results given by different calculators are not directly comparable.
  • Tiiri, Amanda (Helsingin yliopisto, 2022)
    Maissi (Zea mays L.) on lämpimiin olosuhteisiin ja lyhyeen päivään tottunut, runsaasti biomassaa tuottava heinäkasvi. Maissia viljellään laajasti ympäri maailman niin rehu- kuin elintarvikekäyttöönkin, mutta Suomessa sitä viljellään lyhyen kasvukauden vuoksi pääasiassa karkearehun tuottamiseksi nautakarjalle. Suomessa maissin viljely säilörehuksi on lisääntynyt pohjoisiin olosuhteisiin soveltuvien lajikkeiden myötä ja viljelypinta-ala on kasvanut viime vuosien aikana jo yli tuhanteen hehtaariin. Suomessa kasvuaika ei riitä maissin jyväsadon korjaamiseen, joten maissikasvusto korjataan tuleentumattomana säilörehuksi myöhään syksyllä. Maissin ruokinnallinen arvo eroaa nurmesta pienemmän raakavalkuaispitoisuuden ja suuremman tärkkelyspitoisuuden vuoksi. Toisin kuin nurmesta, maissista saadaan korjattua yhdellä korjuulla suuri kuiva-ainesato. Maisterintutkielmassani käsittelen maissisäilörehua lypsylehmien ruokinnassa. Tarkoituksena oli selvittää, miten nurmisäilörehun osittainen korvaaminen maissisäilörehulla vaikuttaa lypsylehmien syöntiin, maitotuotokseen ja metaanintuotantoon. Ruokintakoe järjestettiin Helsingin yliopiston Viikin opetus- ja tutkimustilan pihattonavetassa 18.1.-9.4.2020. Tutkimus oli osa Tulevaisuuden kestävät karkearehuvalinnat (Tukeva) -hanketta. Tutkimus koostui kolmesta neljän viikon jaksosta. Jakson viimeinen viikko oli näytteiden keruuviikko. Ensimmäisellä ja kolmannella ruokintajaksolla karkearehusta 50 % oli maissisäilörehua ja 50 % nurmisäilörehua. Toisella ruokintajaksolla karkearehu oli pelkästään nurmisäilörehua. Lehmät saivat koko kokeen ajan väkirehua robotilta keskimäärin 6,2 kg/pv. Seosrehua oli vapaasti tarjolla ja sen karkearehu-väkirehusuhde kuiva-aineessa oli 65:35. Kokeeseen valittiin kymmenen Ayrshire-rotuista lehmää, joiden poikimisesta oli kokeen alkaessa kulunut keskimäärin 98 pv ja maitotuotos oli keskimäärin 46,6 kg/pv. Maissisäilörehun D-arvo oli 679 g/kg ka, kuiva-ainepitoisuus 351 g/kg ja NDF-pitoisuus 390 g/kg ka. Nurmisäilörehun D-arvo oli 652 g/kg ka, kuiva-ainepitoisuus 361 g/kg ja NDF-pitoisuus 590 g/kg ka. Nurmisäilörehun osittainen korvaaminen maissisäilörehulla lisäsi kuiva-aineen syöntiä 0,9 kg/pv ja tärkkelyksen saantia 1,91 kg/pv. Myös muuntokelpoisen energian saanti (MJ/pv) nousi maissisäilörehuruokinnalla 2,7 %. Maissisäilörehu heikensi dieetin sulavuutta. Kuiva-aineen sulavuus väheni 6,2 % ja kuidun sulavuus 32,5 % maissisäilörehun korvatessa nurmisäilörehua. Maissisäilörehuruokinnalla ei ollut vaikutusta maitotuotokseen tai maidon pitoisuuksiin. Metaanintuotanto (g/pv) väheni n. 5 % maissisäilörehuruokinnalla, mutta ruokinnalla ei ollut vaikutusta metaanintuotantoon per tuotettu energiakorjattu maitokilo (EKM). Maissisäilörehun lisääminen ruokintaan pienensi maidon ureapitoisuutta ja paransi typen hyväksikäyttöä. Maissisäilörehu on hyvä karkearehulähde myös Suomen olosuhteissa ja se voi vähentää lypsylehmien metaanipäästöjä (g/pv), mutta tuotekiloa (g/kg EKM) kohti laskettuna päästövähennystä ei välttämättä saavuteta.
  • Lindholm, Viivi (Helsingin yliopisto, 2022)
    Environmental factors are important tools in constructing methane flux models and estimations. Among the abiotic factors, plants and their functional groups have been noted to have significant effect on methane fluxes for three reasons. First, the vegetation community compositions express their abiotic environmental factors that affect not only the plants, but also local methanogen and methanotroph communities. Second, the vegetation itself might produce methane emissions and have a direct effect on methane balance. Third, the plant functional groups and species have differences in their chemical and physical properties that support different methanogen communities and therefore have an indirect impact on methane fluxes. In this study, methane fluxes of different plant communities were observed during one growing season in northern boreal catchment area in Muonio. Study focuses to determine the link between methane fluxes and abiotic and biotic environmental factors in different vegetation types. Closed chamber technique was used to measure methane and carbon dioxide fluxes from 23 plots every two weeks in period of June-August. Environmental data, such as moisture, temperature species composition etc. were collected from the plots. Vegetation types for each plot were determined via ordination analysis. Linear mixed-effects regression model and generalized additive model were applied and compared to observe the relationships of methane and environmental factors in different vegetation types. Dataset was divided into four vegetation types in clustering analysis: wet fen, pine bog, spruce swamp and forest. The greatest amount (average 5959 µg/m²/h) and biggest range (standard deviation 5285 µg/m²/h) of methane emissions were observed on wettest fen-like study sites. Peatland types in general acted as net methane sources. The driest, forest-like vegetation type acted as a net methane sink. The amount (average -107 µg/m²/h) and range (standard deviation 117 µg/m²/h) of methane fluxes were very moderate in comparison to peatland types. These effects intensified towards the climax of growing season. The most significant environmental factors were mostly abiotic on driest study sites and the whole plant biomass was more significant biotic methane flux regulating factor than plant functional groups. On wetter study sites, the role of abiotic factors decreased, and plant functional group increased. Graminoids were linked to bigger methane emissions especially on wetter study sites. Forest mosses and different shrub types seemed to have a link with lower methane emissions or methane absorption. The effect of other plant functional groups on methane fluxes varied more, and their role remains unclear. None of the environmental factors could estimate the methane flux alone, and the methane budget seems to be a sum of multiple variables in each vegetation type. The role of plant functional groups varied in different vegetation types and was dependent on surrounding vegetation. More research is needed to get better tools to estimate methane balance and to understand the underlying mechanisms in climate and environmental change.
  • Halmeenmäki, Elisa (Helsingfors universitet, 2014)
    Boreaaliset metsät toimivat tärkeinä metaanin nieluina globaalissa metaaninvaihdossa maaekosysteemien ja ilmakehän välillä. Viimeaikaiset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että boreaalinen metsä voi ajoittain myös päästää metaania ilmakehään. Myös kasvillisuuden on havaittu voivan päästää metaania. Boreaalisen metsän metaanidynamiikan ja metaanipäästöjen tarkempi selvittäminen on tärkeää ja ajankohtaista, koska metaani on hyvin voimakas kasvihuonekaasu ja sen pitoisuus ilmakehässä kasvaa. Tässä tutkimuksessa tutkin metsänpohjan ja ilmakehän välistä metaaninvaihtoa maakammiomittauksilla. Mittauspaikka sijaitsee Helsingin yliopiston Hyytiälän metsäaseman boreaalisessa mäntyvaltaisessa (Pinus sylvestris) kangasmetsässä, SMEAR II -tutkimusasemalla. Tutkimusta edeltävänä kesänä SMEAR II -asemaa ympäröivän metsän latvuston yläpuolelta mitattiin metaanipäästöjä, joten tämän tutkimuksen erityisenä kiinnostuksen kohteena olivat mahdolliset metsänpohjan metaanipäästöt. Tein mittaukset staattisella kammiomittausmenetelmällä yhteensä 54 kammiolla toukokuusta syyskuuhun alueellisen ja ajallisen vaihtelun selvittämiseksi. Lisäksi tutkin maan lämpötilan ja kosteuden, ilman lämpötilan, sadannan, fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn (engl. photosynthetically active radiation, PAR) ja rahkasammalpeitteisyyden (Spaghnum sp.) vaikutusta metaanivoihin. Tutkimus osoitti, että mittausalueen metsän pohja toimi keskimäärin metaanin nieluna, mutta pienet soistuneet alueet päästivät ajoittain huomattavia määriä metaania. Koko mittausjakson keskimääräinen metaanivuo mittausalueella oli −4,0 µmol CH4 m−2 h−1, mikä vastaa aiempien tutkimusten perusteella tyypillistä keskiarvoa boreaalisen metsämaan metaanivuosta. Metaanipäästöjä mitattiin pääasiassa kahdesta mittauspisteryhmästä kesän alkupuolella, jolloin maan kosteus oli suurimmillaan. Maan kosteus ja rahkasammalten (Spaghnum sp.) peittävyys kammion sisällä olivat tärkeimmät metaanivuohon vaikuttavat tekijät. Metaanivoiden todettiin olevan positiivisessa yhteydessä näiden lisäksi myös fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn eli PAR-säteilyn kanssa, mikä osoittaa, että kasvillisuus todennäköisesti vaikuttaa metaanivuohon. Maan lämpötila puolestaan oli käänteisesti yhteydessä metaanivoiden kanssa. Metsänpohjan metaanipäästöt tulivat vain osittain samalta suunnalta kuin edellisenä vuonna ekosysteemitasolla havaitut metaanipäästöt. Vaikka metsänpohjan metaanipäästöt olivat paikallisesti hyvin suuria, niitä esiintyi vain hetkellisesti ja siten tämän tutkimuksen perusteella metsänpohja ei vaikuttaisi olevan merkittävä alueellinen metaanin lähde. Edelleen jää selvitettäväksi, mistä mahdolliset metaanipäästöt tulevat ja havaitaanko metaanipäästöjä mastomittauksilla tulevina vuosina. Suuren ajallisen ja paikallisen vaihtelun vuoksi on tärkeää mitata metaanipäästöjä eri vuosina ja eri kokoluokan menetelmillä. Mastomittauksiin ja maakammiomittauksiin perustuvien metaanivoiden keskinäinen vertailu toteutetaan, kun saadaan mittaustuloksia molemmista menetelmistä samanaikaisesti. Näin saadaan tietoa metsän pohjan ja latvuston merkityksestä metsän metaanivuohon.
  • Korjus, Milja (Helsingin yliopisto, 2020)
    Nautakarjatalous on monesti nostettu esille ilmastonmuutoskeskustelussa metaanipäästöjen takia. Metaani on voimakkaasti ilmastoa lämmittävä kasvihuonekaasu, jonka muodostumiseen pötsissä voidaan kuitenkin vaikuttaa ruokinnallisin keinoin. Yksi keino on lisätä nautojen ruokintaan lipidejä. Tässä tutkimuksessa oli tavoitteena vähentää lypsylehmien metaanintuotantoa lisäämällä niiden ruokintaan murskattua rypsinsiementä. Samalla tutkittiin muutoksia maidon rasvahappokoostumuksessa, tavoitteena ihmisravitsemuksen kannalta suotuisa suunta. Ruokintakoe toteutettiin Helsingin yliopiston Viikin opetus- ja tutkimustilan navetassa. Kokeessa olivat mukana kaikki karjan lypsyssä olevat ayrshirelehmät, noin 50-60 eläintä. Metaanin mittaus röyhtäilyistä ja uloshengityksestä lehmän ollessa lypsyrobotilla mahdollisti tutkimuksen teon maatilamittakaavassa. Koeruokintoina oli kaksi erilaista seosrehua, toinen oli kontrollirehu ja toinen sisälsi murskattua rypsinsiementä (ruokinnan lipidilisän suuruus 50 g/kg ka). Karkearehuna oli ensimmäisen sadon nurmisäilörehu, ja sen osuus seosrehun kuiva-aineesta oli 60 %. Kontrolliruokinnassa väkirehu koostui pääosin ohrasta ja rypsirouheesta. Murskattua rypsinsiementä sisältävässä ruokinnassa ohran tärkkelyksestä peräisin olevaa energiaa korvattiin rypsilipidien energialla. Lisäksi väkirehuseoksessa kaura korvasi ohran. Eläimet saivat lypsyrobotilta täydennysrehua 3, 4 tai 5 kg/pv maitotuotostason mukaan. Tutkimus järjestettiin switch-back -kokeena, jolloin karja sai ensimmäisellä jaksolla kontrollirehua, sen jälkeen toisella jaksolla murskattua rypsinsiementä sisältävää rehua ja lopuksi eläimet palasivat kolmannen jakson ajaksi kontrolliruokinnalle. Murskattu rypsinsiemen vähensi lehmäkohtaista (g/pv) metaanituotosta pötsissä 18 % kontrolliruokintaan verrattuna. Kuiva-aineen syönti väheni 0,9 kg, mutta EKM-tuotoksessa ei havaittu muutosta. Maitorasvassa tyydyttyneiden rasvahappojen osuus väheni 16 %. Palmitiinihapon 16:0 osuus väheni 34 % ja merkittävissä määrin se korvaantui steariinihapolla 18:0 ja öljyhapolla cis-9 18:1. Kertatyydyttymättömien rasvahappojen osuus lisääntyi 48 %. Tutkimuksen perusteella murskattu rypsinsiemen vähentää metaanintuotantoa ilman negatiivista vaikutusta maitotuotokseen ja maidon peruskoostumukseen. Lisäksi se muuttaa maitorasvaa pehmeämpään ja mahdollisesti ihmisravitsemuksellisesti suotuisaan suuntaan.
  • Haverinen, Samuel (Helsingin yliopisto, 2021)
    Methane is an important greenhouse gas in the global atmosphere and its concentration has more than doubled compared to preindustrial times. Fresh water lakes and streams are substantial sources of methane. However, the estimations of their role in the global methane budget vary significantly and not until the 21st century has the understanding of their role as substantial methane sources increased. In the boreal zone, lakes produce as much as 30 % of the methane emissions. In this study, we examine spatial and temporal changes in methane fluxes from northern boreal lake Pallasjärvi and from a small stream located in its catchment area between June and November of 2020. We also examine the factors that explain the spatial and temporal changes in the methane fluxes, both lake and stream. Lake and stream methane fluxes were measured every other week between June and August, once a week in September, and once in the beginning of November using the chamber method. During the chamber measurements we also measured water surface temperature. Furthermore, at the stream sites we measured the water flow rate. At the lake measurement points we measured the water depth in November, which we calibrated to apply to the entire measurement period using water pressure logger. In March 2021, we measured the depth of the sediment layer at the lake sites. We also used CORINE-landcover data to model stream methane fluxes and for the lake, we used Finnish Meteorological Institute’s wind speed and direction dataset. We used these variables in order to explain the spatial and temporal variation of the lake and the stream methane fluxes using correlation analysis and linear mixed models. In this study, we find that water surface temperature, water depth, and wind were significant variables in explaining the lake methane fluxes. Respectively, landcover and surface water temperature explained the stream methane flux. From a temporal perspective, the strongest fluxes were measured between June and July at the lake sites and August and the beginning of September at the stream sites. Methane fluxes were divided spatially in two different groups at both lake and stream sites. At the lake sites, the strongest fluxes were measured in the shallow Pallaslompolo area and the weakest at the larger and deeper main basin of the lake. At the stream sites, the fluxes were also divided in two groups, the upstream’s weak fluxes and the downstream’s strong fluxes. According to the results, the temporal change of flux in the lake area is controlled by the changes in the factors underlying the methane production, and the differences in the lake basin depth control the spatial change of flux. The temporal change of stream methane flux depends on the changes in the methane production in the stream and its catchment area, while the spatial change depends on the changes in the landcover along the stream. However, more research and data are needed about the lake sediment layer temperature and oxygen levels, the water methane concentration, and stream catchments with different landcovers, which all impact the methane fluxes.
  • Kiuru, Petri; Palviainen, Marjo; Marchionne, Arianna; Grönholm, Tiia; Raivonen, Maarit; Kohl, Lukas; Laurén, Annamari (Copernicus Publ., 2022)
    Biogeosciences
    Peatlands are globally significant carbon stocks and may become major sources of the greenhouse gases (GHGs) carbon dioxide and methane in a changing climate and under anthropogenic management pressure. Diffusion is the dominant gas transport mechanism in peat; therefore, a proper knowledge of the soil gas diffusion coefficient is important for the estimation of GHG emissions from peatlands. Pore network modeling (PNM) is a potential tool for the determination of gas diffusivity in peat, as it explicitly connects the peat microstructure and the characteristics of the peat pore network to macroscopic gas transport properties. In the present work, we extracted macropore networks from threedimensional X-ray micro-computed tomography (µCT) images of peat samples and simulated gas diffusion in these networks using PNM. These results were compared to the soil gas diffusion coefficients determined from the same samples in the laboratory using the diffusion chamber method. The measurements and simulations were conducted for peat samples from three depths. The soil gas diffusion coefficients were determined under varying water contents adjusted in a pressure plate apparatus. We also assessed the applicability of commonly used gas diffusivity models to peat. The laboratory measurements showed a decrease in gas diffusivity with depth due to a decrease in air-filled porosity and pore space connectivity. However, gas diffusivity was not extremely low close to saturation, which may indicate that the structure of the macropore network is such that it enables the presence of connected diffusion pathways through the peat matrix, even in wet conditions. The traditional gas diffusivity models were not very successful in predicting the soil gas diffusion coefficient. This may indicate that the microstructure of peat differs considerably from the structure of mineral soils and other kinds of porous materials for which these models have been constructed and calibrated. By contrast, the pore network simulations reproduced the laboratory-determined soil gas diffusion coefficients rather well. Thus, the combination of the µCT and PNM methods may offer a promising alternative to the traditional estimation of soil gas diffusivity through laboratory measurements.
  • Kivinen, Jenni (Helsingin yliopisto, 2015)
    Märehtijät erittävät metaania ruoansulatuskanavassa, lähinnä pötsi-verkkomahassa, tapahtuvien mikrobikäymisreaktioiden lopputuotteena. Metaani on voimakas kasvihuonekaasu ja metaanin tuotanto aiheuttaa eläimelle energian hukkaa. Pötsin mikrobikoostumus vaikuttaa pötsissä tapahtuviin käymisreaktioihin ja siten syntyvän metaanin määrään. Isäntäeläimen vaikutusta pötsin mikrobikoostumukseen voidaan tutkia pötsin sisällön vaihdolla. Tutkielman tavoitteena oli vertailla porojen ja nautojen välisiä eroja rehun sulavuudessa, pötsifermentaatiossa ja metaanin tuotannossa. Koe suoritettiin Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen (MTT nykyinen Luonnonvarakeskus LUKE) koe-eläintallissa Jokioisilla. Kokeen kokonaiskesto oli 3.5 kuukautta sisältäen kaksi erillistä koejaksoa. Koe-eläiminä oli viisi ummessa olevaa lypsylehmää sekä viisi naarasporoa eli vaadinta. Kaikki eläimet saivat samaa säilö- ja väkirehua, ja niitä pidettiin samoissa olosuhteissa. Kokeen käsittelynä oli pötsin sisällön vaihto naudoilta poroille toisella koejaksolla. Ravintoaineiden sulavuuden määrittämiseksi tehtiin sonnan kokonaiskeruu. Pötsifermentaation tutkimiseksi eläimiltä otettiin näytteitä pötsinesteestä. Metaanipäästöt määritettiin SF6-merkkiainemenetelmällä suoraan eläinten pötsistä. Kokeen loputtua eläimet teurastettiin ja niiltä otettiin ruokasulanäytteet ruoansulatuskanavan eri osista. Poroilla typen sulavuus oli pienempi kuin naudoilla. Porojen VFA-profiilissa etikka-hapon osuus oli suurempi ja propioni- ja voihapon osuudet pienemmät kuin naudoilla. Pötsin pH:ssa, kokonais-VFA- ja ammoniumtyppipitoisuudessa ei havaittu eroa lajien välillä. Porojen metaanipäästöt olivat pienemmät kuin nautojen suhteutettuna syötyyn kuiva-aineeseen, orgaaniseen aineeseen ja sulavaan orgaaniseen aineeseen. Lajien väliset erot pötsin VFA-profiilissa ja metaanipäästöissä johtuivat mitä todennäköisimmin eroista pötsimikrobiston koostumuksessa. Erot muun muassa rehujen laadussa ja saatavuudessa ovat muokanneet evolutiivisesti porojen ja nautojen ruoansulatuskanavien olosuhteita toisistaan poikkeaviksi, mikä vaikuttaa niiden pötsin mikrobikoostumukseen ja sitä kautta rehun sulatuksen tehokkuuteen sekä lopulta syntyviin metaanipäästöihin. Ympäristötekijöiden lisäksi eläimen perimä saattaa vaikuttaa ruoansulatuskanavan mikrobikoostumukseen.
  • Salovaara, Petri (Helsingin yliopisto, 2020)
    Metaani (CH4) on voimakas kasvihuonekaasu. Luonnontilaiset suot ovat yksi suurimmista metaanin lähteistä. Metaania syntyy suon hapettomassa kerroksessa metonogeenisten arkkien hajottaessa orgaanista ainesta. Metaani vapautuu ilmakehään diffuntoitumalla, kuplimalla tai kulkeutumalla kasvien aerenkymaattisten solukoiden kautta. Kasveista erityisesti sarojen läpi voi kulkeutua runsaasti metaania ilmakehään. Minerotrofisten saravaltaisten soiden metaanipäästöjen on havaittu, muista soista poiketen, kasvavan siirryttäessä pohjoisemmille leveysasteille. Tähän on esitetty yhdeksi syyksi maankäyttöä, jossa poronhoidolla on suuri merkitys. Pohjois-Suomessa poroja elää noin 200 000 yksilöä. Suot ovat poroille tärkeä elinympäristö erityisesti kesäaikaan, sillä rehevillä sarasoilla on niille riittävästi ravintoa ja avosuot tuovat puolestaan suojaa verta imeviltä hyönteisiltä. Porojen laidunnuksen vaikutusta soiden kasvihuonekaasutaseisiin on kuitenkin tutkittu varsin vähän. Vaikutuksen voidaan nähdä tulevan ainakin kahta kautta: toisaalta porot syövät suokasveja ja vaikuttavat tätä kautta hiilenkiertoon sekä toisaalta ulostavat papanoita ja tallovat niitä suohon muuttaen mahdollisesti näin turpeen mikrobikoostumusta. Tämän pro gradu -työn tavoitteena oli selvittää, miten porolaidunnus vaikuttaa soiden metaanipäästöihin ja lisäävätkö poron papanat suon metaanivuota joko jäädessään suon pinnalle tai tallautuessaan pinnan alapuolisiin kerroksiin. Työn aineisto kerättiin touko-elokuussa Halssiaavalta ja Lompolojänkkältä. Laidunnuksen vaikutuksia tutkittiin laidunnetuilla ja laiduntamattomilla koealoilla. Koealojen alakäsittelyinä toimivat metaaninmittauspisteiden erilaiset papanakäsittelyt. Halssiaavalla osalla alakäsittelyistä käytettiin eri tasoina suon pinnanmuotojen (välipinta / jänne) vaihtelua. Mittauspisteitä perustettiin yhteensä 45 kappaletta kolmen toiston sarjoina. Mittauspisteiltä mitattiin metaanin lisäksi myös vedenpinnan taso, turpeen lämpötila sekä määritettiin putkilokasvien lehtiala. Laidunnuksella ei havaittu olevan tilastollisesti merkitsevää vaikutusta metaanivoihin kummallakaan koealueella. Myöskään pinnalle laitettujen papanoiden ei havaittu vaikuttavan metaanivuohon. Tallonta pienensi metaanivuota Halssiaavan laiduntamattomalla koealalla. Tallonta nosti metaanivuon lyhyeksi hetkeksi erittäin suureksi, mutta kokonaisuudessaan tallonnan jälkeen vuot hieman pienenivät pidemmällä tarkastelujaksolla. Tässä tutkimuksessa laidunnus ei näyttänyt lisäävän soiden metaanipäästöjä. Tutkituilla soilla laidunnus ei näkynyt lehtialoissa ja koska papanalisäykselläkään ei havaittu olevan vaikutusta metaanintuotantoon, on loogista, että metaanipäästöt eivät eronneet laiduntamattomien ja laidunnettujen koealojen välillä. Suon pinnalle jäävät papanat eivät myöskään lisänneet metaanivuota. Mahdollinen papanoiden lannoitusvaikutus voi jäädä lyhyessä ajassa näkymättä. Toisaalta pinnalle jäävät papanat voivat muodostaa kasveille fyysisen esteen. Tällöin kasvien pienentynyt hiiliyhdisteiden syöte maaperään voi vähentää metaanipäästöjä, vaikka papanoilla olisikin lannoittava vaikutus. Tallontakäsittelyssä metaanivoiden puolestaan havaittiin pienenevän lehtialan pienentyessä. Tallonta turmelee kasveja, jolloin pienentynyt hiiliyhdisteiden syöte maaperään voi selittää metaanipäästöjen pienentymistä. Papanoiden mukana suolle voi tulla myös lisää mikrobeja. On kuitenkin mahdollista, että pötsin mikrobit eivät selviydy toimintakykyisinä, minkä vuoksi päästöt eivät lisääntyneet. Tutkimuksessa havaittiin, että porojen laidunnuksella ei näyttäisi olevan merkittävää vaikutusta pohjoisten soiden metaanipäästöihin. Myöskään poron papanat eivät sellaisenaan merkitsevästi lisänneet päästöjä, ainakaan lyhyellä aikavälillä. Tallontakäsittelyssä havaittiin, että päästöt voivat jopa pienentyä. On mahdollista, että vaikka papanoita tulee soille jatkuvasti lisää, eivät soiden metaanipäästöt kuitenkaan kasva.
  • Kamppuri, Elli-Noora (Helsingin yliopisto, 2021)
    Suot ovat maapallolla sekä merkittäviä hiilivarastoja että suurimpia luontaisia metaanin lähteitä. Metaani on toiseksi merkittävin kasvihuonekaasu hiilidioksidin jälkeen ja voimakkuudeltaan moninkertainen hiilidioksidiin nähden. Koska suot tuottavat paljon metaania, on tärkeä selvittää, mitkä tekijät vaikuttavat soiden metaanintuotantoon ja sen suuruuteen. Subarktisen ilmastovyöhyk-keen minerotrofisten sarasoiden on todettu tuottavan suhteessa enemmän metaanipäästöjä verrattuna muiden ilmastovyöhykkei-den vastaaviin soihin, vaikka yleensä korkeampien leveyspiirien suot tuottavat vähemmän metaania matalampien leveyspiirien soihin nähden. Porojen laidunnuksen on pohdittu vaikuttavan subarktisten minerotrofisten sarasoiden suuriin metaanipäästöihin. Minerotrofiset sarasuot ovat tärkeitä laidunnusalueita poroille pohjoisessa Fennoskandiassa erityisesti kesäaikaan. Laiduntavat herbovorit muokkaavat ekosysteemiään monilla tavoilla sekä suoraan että epäsuorasti. Laidunnuksen on todettu eri arktisilla ja subarktisilla ekosysteemeillä suosivan muun muassa sarakasvien kasvua ja lisäävän maaperän mikrobistoa ja sen aktiivisuutta ulosteiden ravinnelisäyksen ansiosta. Lisäksi porot märehtijöinä voivat muokata metaanintuotantoa suoekosysteemissä, jos pöt-sin metanogeenisiä mikrobeja kulkeutuu papanoiden mukana suohon. Tässä pro gradu -tutkielmassa selvitetään, miten poron papanoiden lisääminen suolle vaikuttaa suon metaanipäästöihin ja kasvilli-suuteen. Työssä halutaan selvittää, millaisia vaikutuksia papanalisäyksellä on suon kasvien kasvuun, kasvilajisuhteisiin ja niiden kautta metaanipäästöihin. Uskotaan, että poron papanat lisäävät suolla sarakasvien runsautta, jotka kuljettavat solukoissaan metaania ja näin lisäävät suon metaanipäästöjä. Papanoiden aiheuttaman ravinnelisäyksen epäillään muuttavan kasvilajisuhteita siten, että enemmän ravinteita vaativat lajit lisääntyvät. Papanalisäyksen uskotaan lisäävän suon metaanipäästöjä myös aktivoi-malla suon metanogeenisten mikrobien toimintaa. Papanalisäyksen vaikutus kasvillisuuteen ja metaanipäästöihin oli hyvin vähäi-nen ensimmäisen kasvukauden aikana (Salovaara 2020). Tässä pro gradu -työssä seurataan papanalisäyksen vaikutusta pidem-mällä aikavälillä, sillä muutokset kasvillisuudessa voivat olla hitaita ja vaikutukset metaanipäästöihin kehittyä vasta myöhemmässä vaiheessa. Lisäksi tutkimuksessa selvitetään, miten pelkkä turve ilman kasvillisuuden vaikutusta reagoi papanalisäykseen maasto-olosuhteissa. Aineiston keruu tähän tutkielmaan tapahtui 1.6.-31.8.2020 Pohjois-Suomessa. Tutkimuskohteina oli kaksi minerotrofista sarasuota Lapissa. Ensimmäinen suo oli Lomponlonjänkkä Pallasjärvellä Muoniossa ja toinen Halssiaapa Sodankylässä. Lompolonjänkällä oli 27 mittauspistettä ja Halssiaavalla 18. Mittauspisteiltä mitattiin 1-2 viikon välein metaanipäästöt, lehtiala, pohjavedenpinta ja turpeen lämpötila. Lompolonjänkän mittauspisteistä kuusi oli sellaista, joista kaikki pintakasvillisuus poistettiin, jotta papanali-säyksen vaikutusta turpeessa voisi seurata. Lisäksi suolla tehtiin inkubointikoe, jonka tarkoituksena oli selvittää, miten poron papanat hajoavat turpeessa. Tulosten perusteella poron papanat lisäsivät metaanivuota Halssiaavan jänteillä ja välipinnoilla, kun ne lisäämisen jälkeen survottiin suohon. Lompolonjänkällä metaanivuo oli pienempi mittauspisteillä, joille oli lisätty papanoita. Uusilla kasvittomilla ja kasvillisilla mittauspisteillä ei havaittu muutoksia metaanivuossa. Kasvillisuuden lehtialassa ei huomattu vaihtelua laidunnuksen tai papanali-säyksen takia Lompolonjänkällä. Halssiaavan jänteillä laidunnus ja papanalisäykset näyttivät pienentävän lehtialaa. Myös välipin-noilla laidunnus pienensi lehtialaa. Uppolisäyspisteillä lehtiala pieneni, mutta biomassa antoi tästä päinvastaisen tuloksen. Papa-noiden hajoaminen turpeessa oli nopeampaa lähempänä pintaa. Kolmen kuukauden aikana pintapapanoiden kuivamassa pieneni puoleen ja pohjapapanoiden kahteen kolmannekseen. Papanoiden vaikutus metaanivuohon näyttäisi ilmenevän vasta seuraavana kasvukautena. Lompolonjänkällä papanoiden ravinneli-säys paransi ruohojen kasvuolosuhteita, mikä runsastutti niiden määrää suhteessa saroihin. Tämä vaikutti metaanivuohon laske-vasti. Halssiaavan välipinnalla ruohoja ei esiintynyt mittauspisteillä lainkaan, minkä takia papanalisäys näytti vaikuttavan positiivi-sesti saramaisten kasvien kasvuun uppolisäysaloilla ja näin ollen kohotti metaanivuota. Jänteillä pintalisäyspisteiden lehtiala oli kontrollia pienempi, mutta metaanivuo selkeästi suurempi. Jännepinnoilla lehtiala ei näyttäisi korreloivan samalla tavalla metaa-nivuon kanssa kuin välipinnoilla.