Tutkimusryhmä havaitsi, että metsämaan lisäksi myös pohjoisen havumetsävyöhykkeen puut mänty, koivu ja kuusi päästävät kasvihuonekaasu dityppioksidia ilmakehään. Jo ryhmän aiemmassa tutkimuksessa (Machacova et al., 2016; Scientific Reports) osoitettiin, että boreaalisen eli pohjoisen havumetsävyöhykkeen metsän mäntyjen rungot ja latvusto ovat dityppioksidin lähteitä. Nyt tehdyssä tutkimuksessa osoitettiin, että myös koivut ja kuuset päästävät dityppioksidia ilmakehään.
– Puilla voi olla aiemmin oletettua merkittävämpi rooli metsien dityppioksiditaseessa samoin kuin globaalissa dityppioksiditaseessa, sanoo apulaisprofessori Mari Pihlatie Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisestä tiedekunnasta.
Tutkimuksen merkittävin havainto oli, että puiden runkojen dityppioksidipäästöillä on selvä vuodenaikaisvaihtelu, joka seuraa puiden fysiologista aktiivisuutta. Kasvukauden aikana puut päästävät dityppioksidia rungoilta ja talven lepokaudella jopa kuluttavat dityppioksidia. Vaikka talviaikainen dityppioksidin kulutus vähentää koko vuoden päästöä niin vuositasolla laskettuna puut pysyvät dityppioksidin lähteinä. Dityppioksidipäästöjen vuodenaikaisvaihtelu seurasi puiden runkojen hiilidioksidipäästöjä, jotka olivat myös suurimpia kesällä.
Puiden päästöjen mittaus on haasteellista
– Puut dityppioksidipäästöjen lähteenä on uusi havainto metsäympäristöissä. Yleisesti puilla ei ole oletettu olevan roolia metsien dityppioksiditaseessa eikä puita siksi ole mitattu. Osin puiden jättäminen pois mittauksista on johtunut haasteista rakentaa sopivia mittauskammioita, jotka sopisivat runkojen ympärille tai vielä vaikeampaa latvuston mittausta, jossa mittaukset pitäisi tehdä ylhäällä oksastossa, kertoo tutkijatohtori Elisa Vainio Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisestä tiedekunnasta.
Yleisen tieteellisen käsityksen mukaan kasvihuonekaasujen tärkeimmät päästölähteet ovat lannoitetut ja typpirikkaat maatalousmaat. Ensimmäisen kerran jo vuonna 1998 ehdotettiin, että puut voivat kuljettaa maaperässä mikrobien tuottamaa dityppioksidia ilmakehään. Tämän jälkeen laboratoriokeissa vahvistettiin sama ilmiö (Pihlatie et al., 2005), jonka jälkeen tehdyt tutkimukset ovat yhdellä kädellä laskettavia.
Monenlaiset ympäristötekijät vaikuttavat metsien kasvihuonekaasupäästöihin
Tässä juuri julkaistussa tutkimuksessa yhdistettiin ensimmäistä kertaa kattavat ympäristömuuttujien mittaukset ilmakehästä, maaperästä ja puustosta dityppioksidipäästöihin. Hyytiälän SMEAR II mittausasema on ainutlaatuinen ja tunnettu kattavista ja jatkuvatoimisista metsän toiminnan mittauksista. Kun dityppioksidipäästöjen mittaus puista ja maaperästä yhdistettiin aseman ekosysteemitason mittauksiin, havaittiin, että puiden dityppioksididynamiikka seuraa puiden fysiologista aktiivisuutta.
Tutkijat osoittivat lisäksi, että jopa typpiköyhässä boreaalisessa metsässä, jossa typen määrä rajoittaa puiden kasvua, osa ekosysteemin typestä karkaa ilmakehään dityppioksidina. Aiemmissa ryhmän tutkimuksissa havaittiin, että mittausmetsikön dityppioksidipäästöt muodostavat vain murto-osan koko metsikön typen käytöstä ja sisäisestä kierrosta (Korhonen et al., 2013). Metsä kierrättää siten tehokkaasti hajottamalla maaperän orgaanista ainesta ja vapauttamalla siten kasveille käyttökelpoista typpeä, jonka puut hyödyntävät kasvuunsa. Typpi palaa takaisin maahan neulas- ja lehtikarikkeena. Pieni osa kierrätettävästä typestä päätyy dityppioksidina ilmakehään joko suoraan maaperästä, tai puiden kuljettamana maasta. Tutkijat ehdottavat, että suurin osa puiden runkojen päästämästä dityppioksidista on maaperässä mikrobien tuottamaa ja kulkeutuu puiden haihdunnan mukana juuristosta runkoon, josta se vapautuu rungon läpi ilmakehään.
Tutkijat arvelevat, että Keski-Euroopan metsissä, jossa ilmakehän typpilaskeuma on lannoittanut metsiä, puiden rooli koko metsän dityppioksidipäästöjen lähteenä voi olla huomattavasti suurempi. Puiden dityppioksidivaihdon vuodenaikaisvaihtelusta ei ole ryhmän tutkimuksen lisäksi muita julkaisuja joten lisätutkimukselle on suuri tarve maailmanlaajuisesti.
Alkuperäinen artikkeli:
Machacova, K., Vainio, E., Urban, O. et al. Seasonal dynamics of stem N2O exchange follow the physiological activity of boreal trees. Nat Commun10, 4989 (2019) doi:10.1038/s41467-019-12976-y
Viitteet:
Machacova, K., Bäck, J., Vanhatalo, A., Halmeenmäki, E., Kolari, P., Mammarella, I., Pumpanen, J., Acosta, M., Urban, O., and Pihlatie M. Pinus sylvestris as a missing source of nitrous oxide and methane in boreal forest. Scientific Reports 6, 23410; doi: 10.1038/srep23410 (2016).
Korhonen, J., Pihlatie, M., Pumpanen, J., Aaltonen, H., Hari, P., Levula, J., Kieloaho, A.-J., Nikinmaa E., Vesala T., Ilvesniemi H. 2013. Nitrogen balance of a boreal Scots pine forest. Biogeosciences. 10, 1083-1095. doi:10.5194/bg-10-1083-2013
Pihlatie M., Ambus P., Rinne J., Pilegaard K. and Vesala T. 2005. Plant-mediated nitrous oxide emissions from beech (Fagus sylvatica) leaves. New Phytologist 168, 93-98.doi: 10.1111/j.1469-8137.2005.01542.
Katso myös tutkimusryhmän toimintaan liittyvät videot: