Restoration of ecosystem structure and function in boreal spruce swamp forests

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-472-0
Title: Restoration of ecosystem structure and function in boreal spruce swamp forests
Alternative title: Korpiekosysteemin rakenteen ja toiminnan ennallistaminen
Author: Maanavilja, Liisa
Other contributor: Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, metsatieteiden laitos
Helsingfors universitet, agrikultur-forstvetenskapliga fakulteten, institutionen för skogsvetenskaper
University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences
Publisher: Finnish Society of Forest Science, Natural Resources Institute Finland, Faculty of Agriculture and Forestry of the University of Helsinki, School of Forest Sciences of the University of Eastern Finland
Date: 2015-05-08
Language: en
Belongs to series: Dissertationes Forestales - URN:ISSN:2323-9220
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-472-0
http://hdl.handle.net/10138/154116
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Drainage to increase timber production has drastically decreased the area of undrained spruce swamp forests in northern Europe. In restoration by rewetting, drainage ditches are blocked to restore the original hydrology and, ultimately, the structure, function and ecosystem services of undrained boreal spruce swamp forests. This study quantifies the restoration success of rewetting regarding plant community composition, moss community carbon assimilation potential, Sphagnum biomass production and surface peat biogeochemistry, and aims to determine the main controls of success. The study sites comprised 18 rewetted, nine undrained and nine drained spruce swamp forests in southern Finland, complemented by sites in the umava Mountains, Czech Republic. Drainage had taken place decades prior; the rewetted sites varied in their rewetting age from 1 to 15 years. The results show that rewetting has to raise the water table above a threshold to initiate any changes in the drained ecosystem. If the threshold is crossed, the changes that occur will be rapid. Two strands of development emerged throughout the different components of the ecosystem: development towards the undrained reference state and development towards a new direction, different from both the undrained and the drained state. Rewetting created favourable conditions for Sphagnum photosynthesis. Sphagnum mosses recovered in cover and biomass production rapidly. The new growth started the accumulation of the porous surface organic matter layer characteristic of mires, which increased microbial decomposition activity in the surface organic layer towards undrained levels. Meanwhile, rewetting applied on the compacted, physicochemically altered peat created wet, unstable hydrological conditions, which increased the cover of opportunistic plant species in the understory and caused high NH4 mobilization and CH4 production in the surface organic layer. Demanding spruce swamp forest species were lacking at the rewetted sites, but rewetting was successful in restoring the common species and directing the ecosystem towards mire-like functioning.Korvet ovat puustoisia, kuusivaltaisia soita. Luonnontilaiset boreaaliset korvet ovat arvokkaita luonnon monimuotoisuuden keskittymiä, hiilen varastoja ja hyödyllisiä orgaanisen aineksen suodattajia valuma-alueen vesistä ennen niiden päätymistä vesistöihin. Aiemmin yleisten korpien määrä on Pohjois-Euroopassa vähentynyt rajusti viime vuosikymmeninä, pääasiassa metsätaloudellisten ojitusten vuoksi. Ennallistamisessa vedenpinta nostetaan uudelleen tukkimalla kuivatusojat. Tavoite on palauttaa luonnontilaisen korven rakenne ja toiminta ja sitä kautta korven tarjoamat hyödyt. Tämä tutkimus mittaa rakenteen ja toiminnan palautumista ekosysteemin eri osa-alueilla ja palautumiseen vaikuttavia tekijöitä. Tutkittavina ovat korven pohjan kasviyhteisörakenne, rahkasammalten yhteyttäminen ja kasvu sekä pintaturpeen biogeokemia. Tutkimuskohteina toimivat 18 ennallistettua korpea, joissa ojat on tukittu 1−15 vuotta aiemmin, sekä yhdeksän luonnontilaista ja yhdeksän ojitettua korpea Etelä-Suomessa. Mukana on myös korpia umava-vuorilta T ekin tasavallasta. Otannassa luonnontilaiset korvet edustavat ennallistamisen tavoitetta ja sen sisäistä vaihtelua. Ojitetut korvet kuvaavat tilannetta ennen ennallistamista. Vedenpinnan noston oli oltava riittävän suuri, jotta muutoksia ilmeni missään mitatuista tunnuksista. Toisaalta riittävää vedenpinnan nostoa seuraavat muutokset olivat nopeita. Onnistunut vedenpinnan nosto loi edulliset olosuhteet rahkasammalten yhteyttämiselle ja käynnisti rahkasammalen nopean leviämisen ja korkeuskasvun. Uusi kasvu alkoi kerryttää korpeen soille tyypillistä huokoista pintakerrosta, mikä kiihdytti pinnan mikrobiaktiivisuutta kohti luonnontilaista tasoa. Samaan aikaan kuitenkin korkean vedenpinnan ja ojitetulta kaudelta periytyvän tiiviin, pitkälle hajonneen turpeen yhdistelmä loi aivan uudenlaiset olosuhteet kasveille ja mikrobeille. Tämä johti opportunistikasvilajien runsastumiseen sekä ammoniumtypen vapautumisen ja metaanintuoton lisääntymiseen. Vaativat korpilajit puuttuivat ennallistetuilta korpikohteilta, mutta vedenpinnan nosto palautti yleiset lajit. Onnistunut vedenpinnan nosto ja sitä seurannut rahkasammalten paluu sysäsivät korpiekosysteemin toiminnan pois ojitetusta tilasta luonnontilaisen kaltaiseen suuntaan.
Subject: metsäekologia
Rights: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record