2026-09-18T19:16:05Zhttps://helda.helsinki.fi/server/oai/request

oai:helda.helsinki.fi:10138/301902026-04-23T07:22:26Zcom_10138_18060com_10138_17738col_10138_18069

Mäkiranta, Päivi University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, metsatieteiden laitos Helsingfors universitet, agrikultur-forstvetenskapliga fakulteten, institutionen för skogsvetenskaper Klemedtsson, Leif Minkkinen, Kari Hytönen, Jyrki Laine, Jukka 2012-03-06T14:27:31Z 2012-03-20 2012-03-06T14:27:31Z 2012-03-30 http://hdl.handle.net/10138/30190 URN:ISBN:978-951-651-370-9 Climate change is likely to affect the large carbon (C) stocks of northern peatlands. These C reservoirs may further be affected by human-induced forestry activities and changes in land use. Possible responses of peatland C storages to these changes have significant uncertainties mainly because of the difficulties in predicting peat decomposition rates in changing conditions. This study aims at revealing the effects of abiotic drivers, especially soil temperature and water table level (WL), on peat decomposition rate indicated by heterotrophic peat soil respiration (RPEAT) in drained forested peatlands. Furthermore it aims to describe the changes in RPEAT following clearfelling in forestry-drained peatlands and afforestation of former agricultural organic soil croplands. For this, RPEAT was estimated using chambers to measure CO2 efflux from trenched litter-free plots, at nine afforested organic soil cropland sites and one forestry-drained site with clearfelling treatment. This study revealed that within the studied sites soil temperature was the main driver of RPEAT. It was also apparent that the old peat storage in these sites was rather resistant to the short-term changes in WL conditions; i.e. fluctuations of WL caused only minor changes in RPEAT. The study also demonstrated that in low water level conditions there were mechanisms that could hinder RPEAT. Excessive WL drawdown (>61cm ) was observed to reduce RPEAT and furthermore, in low water level conditions the temperature sensitivity of RPEAT was reduced. These findings suggest that climate change and the associated increase in temperature would have the potential to substantially increase soil C release from drained peatlands. This C release may, however, be constrained, if warming is accompanied by changes in evapotranspiration, precipitation regimes, or the frequency of extreme events (e.g. droughts) that would severely affect WL and surface soil moisture conditions. Changes in environmental conditions following clearfelling caused only small absolute changes in RPEAT. Following clearfelling, a decrease in evapotranspiration raises water table level which in turn decreases the volume of aerated peat layers. Furthermore the soil surface is exposed to direct solar radiation which causes excessive dryness in surface soil. These factors are capable of compensating and overruling the effect of increased soil temperatures on RPEAT following clearfelling. Below the logging residue piles, however, considerable increase in RPEAT was observed. This indicates that human induced forestry activities could potentially cause significant C release from the oldest and largest C stocks in these ecosystems This C release may, however, be avoided if logging residue is removed from the site. Further investigations on longevity of the effect of logging residues on CO2 emissions as well as on the sources of CO2 under logging residues are required to confirm these findings. The estimated RPEAT from the afforested organic soil croplands varied widely between the sites (from 750 to 2000 g CO2 m–2 a–1). It appeared that afforestation has the potential to reduce the extremely high soil CO2 effluxes of actively cultivated peat soils. Despite this, agricultural history has obvious effects on peat properties and observed RPEAT, with the result that these soils remain sources of CO2. Pohjoiset suot ja erityisesti niiden turvekerrokset toimivat merkittävinä hiilivarastoina. Näiden hiilivarastojen säilyminen voi olla vaarassa, kun ilmaston tai maankäytön muutos muokkaa suon olosuhteita. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena on ollut kerätä tietoa turpeen hajoamisesta metsäisillä ojitetuilla turvemailla. Tutkimuksessa määritettiin vanhan turpeen hajoamisnopeutta mittaamalla maasta turpeen hajotuksen seurauksena vapautuvaa hiilidioksidia. Mittauksilla selvitettiin turpeen hajotuksen riippuvuutta vallitsevista ympäristöolosuhteista; lämpötilasta ja pohjaveden syvyydestä. Lisäksi tutkittiin sitä, millaisia muutoksia ojitusalueiden hakkuut ja toisaalta suopeltojen metsitys aiheuttavat turpeen hajoamisnopeuteen. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että turpeen hajotusnopeuden vaihtelu ojitetuilla metsäisillä turvemailla riippuu lähinnä vain turpeen lämpötilaolosuhteista. Lämpötilan tärkeys johtuu alueiden hyvästä kuivatuksesta ja siitä, että maan hiilidioksidia tuottavat prosessit ovat keskittyneet pintaturpeeseen, jolloin vaihtelut pohjavedenpinnan syvyydessä syvemmissä turvekerroksissa eivät olennaisesti vaikuta vapautuvan hiilidioksidin määrään. Tulokset osoittavat myös, että tehokkaasti kuivatuilla alueilla pintaturpeen kuivuminen voi rajoittaa turpeen hajotusta. Tällaisissa olosuhteissa myös lämpötilan nousun aiheuttama turpeen hajotuksen lisääntyminen on vähäisempää. Tulosten perusteella voidaan arvioida tulevan ilmastonmuutoksen ja sitä seuraavan lämpötilan nousun kasvattavan ojitettujen turvemaiden maan hiilidioksidipäästöjä. Jos lämpenemisen yhteydessä kuitenkin esiintyy pitkiä pintaturvetta kuivattavia jaksoja, päästöjen lisäys voi jäädä vähäisemmäksi. Väitöskirjan tulokset hakkuiden vaikutuksista osoittavat, että hakkuiden jälkeen metsäojitetuilla soilta vapautuu huomattava määrä hiilidioksidia ilmakehään. Elpyvän pintakasvillisuuden kyky sitoa hiilidioksidia on rajallinen ja vasta uuden puusukupolven tehokas uudistuminen voi muuttaa alueen uudelleen hiilinieluksi. Toisin kuin arveltiin, hakkuiden aiheuttamat muutokset maan lämpö- ja kosteusolosuhteissa eivät kuitenkaan näytä kiihdyttävän vanhan turpeen hajotusta. Turpeen hajotusta hakkuun jälkeen rajoittaa puiden poiston aiheuttama pohjaveden pinnan nousu sekä toisaalta pintaturpeen kuivuminen suorassa auringon paisteessa. Turpeen hajotus voi hakkuiden jälkeen kuitenkin kiihtyä voimakkaasti, jos hakkuutähdekasat jäävät avohakkuualalle. Tämä johtuu mitä ilmeisimmin siitä, että hakkuutähdekasat tarjoavat suojaa, joka estää pintaturpeen kuivumisen ja siten mahdollistaa korkeamman hajotusaktiivisuuden. Tulosten perusteella hakkuutähteiden keräys turvemailta olisi suositeltavaa ilmastonmuutoksen torjunnan kannalta; keräämällä hakkuutähteet turpeesta tulevat hiilidioksidin lisäpäästöt voidaan välttää ja samalla saadaan fossiilisia polttoaineita korvaavaa energiaa. Väitöskirjan tulokset osoittavat lisäksi, että suopeltojen turpeen voimakas hajoaminen hidastuu metsityksen jälkeen. Maatalouskäytön vaikutukset ovat kuitenkin havaittavissa vielä vuosikymmenienkin kuluttua ja ne näkyivät metsitysalueiden turpeen laadussa sekä hajotusnopeudessa. Turpeen hajotusnopeus olikin tutkituilla alueilla edelleen niin voimakasta, että ne metsityksestä huolimatta toimivat hiilen lähteinä. unknown accessibility ei tietoa saavutettavuudesta okänd tillgänglighet application/pdf eng Helsingin yliopisto Helsingfors universitet University of Helsinki Dissertationes Forestales 978-951-651-369-3 https://doi.org/10.14214/df.140 1795-7389 Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. metsätiede Heterotrophic soil respiration in drained peatlands : Abiotic drivers, and changes after clearfelling and afforestation Mitä tapahtuu ojitettujen soiden turvevarastoille : muuttuvien ympäristötekijöiden sekä metsityksen ja avohakkuiden vaikutukset Doctoral dissertation (article-based) Artikkeliväitöskirja Artikelavhandling Text doctoralThesis open.access