Maa- ja metsätalouden kuormittamien pohjavesien MaaMet-seuranta – Torjunta-aineet ja ravinteet 2007–2015

Tässä raportissa käydään läpi maa- ja metsätalouden kuormituksen pohjavesiseurannan tulokset vuosilta 2007–2015. Seuranta on osa maa- ja metsätalouden kuormituksen (MaaMet) seurantaohjelmakokonaisuutta. Maa- ja metsätalouden kuormitus kohdistuu enimmäkseen pintavesiin, mutta ne voivat aiheuttaa paikoin kuormitusta myös pohjavesiin. Raportissa tarkastellaan ravinteiden ja torjunta-aineiden pitoisuuksia yhteensä yli 200 pohja-vesialueen seurantapaikoilta. Torjunta-aineita löydettiin 43 % tutkituista pohjavesialueista ja ympäristönlaatunormi ylittyi 15 % pohjavesialueista. Varsinais-Suomessa ja Uudellamaalla oli määrällisesti eniten pohjavesialueita, joista löytyi torjunta-aineita. Yleisimmin havaitut torjunta-aineet olivat BAM (2,6-diklooribentsoamidi), DIA (deisopropyyliatratsiini), DEA (desetyyli-atratsiini) ja DEDIA (desetyyli-deisopropyyliatratsiini). Torjunta-aineiden suuret yhteispitoisuudet olivat usein yhdistettävissä pohjavesialueella sijaitsevaan tai sijainneeseen taimitarha- tai kauppapuutarhatoimintaan. Pohjaveden ravinnepitoisuudet olivat enimmäkseen alhaisia. Korkeimmat nitraatti-, ammonium- ja fosforipitoi-suudet olivat liitettävissä pistekuormitukseen, kuten turkistarhoihin ja taimitarhoihin. Nitraatin osalta oli kuiten-kin paikoin nähtävissä myös yhteys pohjavesialueen peltopinta-alan ja nitraattipitoisuuden välillä

Species sorting drives variation of boreal lake and river macrophyte communities

Metacommunity paradigms are increasingly studied to explain how environmental control and spatial patterns determine variation in community composition. However, the relative importance of these patterns on biological assemblages among different habitats is not well known. We investigated the relative roles of local, catchment and spatial variables based on overland and watercourse distances in explaining the variation of community structure of lake and river macrophytes in two large river basins at two spatial extents (within and across river basins). Partial redundancy analysis was used to explore the share of variability in macrophyte communities attributable to local environmental conditions, catchment land cover and space (generated with Principle Coordinates of Neighbour Matrices). We found that local variables had the highest effect on both lake and river macrophyte communities, followed by catchment variables. Space had no or only marginal influence on the community structure regardless of used distance measure. Total phosphorus, conductivity and turbidity of the local variables contributed most for lake macrophytes, whereas pH and color had largest independent contribution for variation in river macrophytes. Size of catchment area and proportion of lakes and agriculture were the most important catchment variables in both habitats. The strong importance of environmental control suggests that both lake and river macrophyte communities are structured by species sorting. This finding gives support to the validity of assessment systems based on the European Water Framework Directive

Säännösteltyjen järvien ekologisen tilan arviointi

Vaikka säännösteltyjä järviä on tutkittu kahden viimeisen vuosikymmenen aikana, ovat aikaisemmissa hankkeissa kerätyt biologiset aineistot hajanaisia ja etenkin lievästi säännöstellyissä järvissä riittämättömiä vesipolitiikan puitedirektiivin edellyttämien vertailuolojen määrittelyyn ja ekologisen tilan luokittelu- ja seurantajärjestelmän kehittämiseen. Tutkimuksen tavoitteena oli tuottaa tietoa säännösteltyjen järvien ekologista luokittelua ja ympäristötavoitteiden määrittämistä varten ottaen huomioon samaan aikaan EU-tasolla ja kansallisesti tapahtuva valmistelutyö vesipuitedirektiivin toimeenpanemiseksi. Osahankkeissa hyödynnettiin olemassa olevia biologisia aineistoja säännöstellyiltä järviltä ja niiden vertailuvesistöistä. Uutta aineistoa kerättiin rantavyöhykkeen kalastosta, rantavyöhykkeen pohjaeläimistöstä ja vesikasvillisuudesta. Työssä kehitettiin luokittelumuuttujia vesienhoitoasetuksen mukaista tilan arviointia varten. Varsinaista luokittelumuuttujien valintaa varten laadittiin vaihtoehtoisia tilan arviointimalleja, joiden perusteella järvien tilaluokka määriteltiin. Vedenkorkeuden säännöstelyn vaikutus näkyi sekä vesikasvillisuudessa, pohjaeläimistössä että rantavyöhykkeen kalastossa. Järvien tilaluokka oli laatutekijästä ja elinympäristöstä riippuen huonompi kuin hyvä, kun vedenkorkeuden talvialenema oli yli 2–3 m. Sekä vesikasvillisuudessa, pohjaeläimistössä että kalastossa oli tunnistettavissa useita säännöstelylle herkkiä lajeja. Vesikasveista säännöstelystä näyttävät kärsivät eniten pohjalehtiset, pohjaeläimistä kaksivuotiset hyönteistoukat ja kaloista mutu ja kivisimppu. Rantavyöhykkeen kalaston, pohjaeläimistön ja vesikasvillisuuden luokitukset poikkesivat useassa säännöstelyjärvessä selvästi toisistaan. Järven yleistilaan vaikuttaa tällöin suuresti, määräytyykö tila kaikkien biologisten laatutekijöiden keskimääräisenä tilana (esim. mediaani) vai heikoimmassa tilassa olevan laatutekijän (ns. heikoimman lenkin menetelmä) mukaan

Intercalibrating the national classifications of ecological status for Northern rivers: Biological Quality Element: Macrophytes

The European Water Framework Directive (WFD) requires the national classifications of good ecological status to be harmonised through an intercalibration exercise. In this exercise, significant differences in status classification among Member States are harmonized by comparing and, if necessary, adjusting the good status boundaries of the national assessment methods. Intercalibration is performed for rivers, lakes, coastal and transitional waters, focusing on selected types of water bodies (intercalibration types), anthropogenic pressures and Biological Quality Elements. Intercalibration exercises were carried out in Geographical Intercalibration Groups - larger geographical units including Member States with similar water body types - and followed the procedure described in the WFD Common Implementation Strategy Guidance document on the intercalibration process (European Commission, 2011). The Technical reports are organized in volumes according to the water category (rivers, lakes, coastal and transitional waters), Biological Quality Element and Geographical Intercalibration group. This volume addresses the intercalibration of the Northern River GIG Macrophyte ecological assessment methods. Three countries (Finland, Norway, Sweden) participated in the intercalibration exercise and harmonised their river macrophyte systems. The results were approved by the WG ECOSTAT and included in the EC Decision on intercalibration (European Commission, 2018).JRC.D.2-Water and Marine Resource

Comparing nutrient reference concentrations in Nordic countries with focus on lowland rivers

Reference conditions of water bodies are defined as the natural or minimal anthropogenically disturbed state. We compared the methods for determining total phosphorus and total nitrogen concentrations in rivers in Finland, Norway and Sweden as well as the established reference conditions and evaluated the possibility for transfer and harmonisation of methods. We found that both methods and values differed, especially for lowland rivers with a high proportion of agriculture in the catchment. Since Denmark has not yet set reference conditions for rivers, two of the Nordic methods were tested for Danish conditions. We conclude that some of the established methods are promising but that further development is required. We moreover argue that harmonisation of reference conditions is needed to obtain common benchmarks for assessing the impacts of current and future land use changes on water quality

Inarijärven tilan kehittyminen vuosina 1960–2009

Inarijärvestä on olemassa kohtuullisen hyvin tutkimus- ja seurantatietoa usean vuosikymmenen ajalta, mikä antaa hyvät mahdollisuudet järven tilaa ja sen kehittymistä kuvaavien mittareiden kehittämiseen ja hyödyntämiseen. Työssä pyrittiin löytämään tutkimus- ja seuranta-aineistoon perustuvia mittareita, jotka kuvaavat monipuolisesti Inarijärven tilaa ja käyttöä, etenkin järven yleisiä hydrologisia ja meteorologisia olosuhteita ja niiden kehittymistä (ilmastonmuutos), järveen tulevaa kuormitusta ja veden laatua, virkistyskäyttöä, rantavyöhykkeen eliöyhteisöjen tilaa, kalakantoja ja kalastusta sekä säännöstelykäytäntöä ja säännöstelyn vaikutuksia. Tavoitteena oli kuvata myös eri muuttujien välisiä vuorovaikutuksia. 2000-luvulla toteutetulla Inarijärven vesiluonnon tilan kannalta aikaisempaa paremmalla säännöstelykäytännöllä on parannettu virkistyskäytön olosuhteita kesällä ja osittain vähennetty säännöstelyn aiheuttamia haittoja rantavyöhykkeen eliöstöön. Vesistön tilan ja käytön kannalta eniten myönteisiä muutoksia on tapahtunut kalakannoissa. Punalihaisten petokalojen saaliit, yksikkösaaliit ja saaliskalojen koko ovat suurentuneet 2000-luvulla hyvän muikkukannan ja tuloksellisten istutusten ansiosta. Inarijärven hydrologisissa mittareissa on havaittavissa merkkejä ilmaston lämpenemisestä. Julkaisu tarjoaa kattavan yhteenvedon Inarijärven tilasta ja sen kehittymisestä viime vuosikymmeninä. Raportin tuloksia voidaan hyödyntää mm. säännöstelykäytännön ja kalaston hoidon kehittämisessä sekä matkailussa, opetuksessa ja yleisessä viestinnässä. Tarkastelu tukee myös vesienhoitotyötä, koska se auttaa ymmärtämään biologisten laatutekijöiden tilaan vaikuttavia tekijöitä ja selittämään syitä järven ekologisen tilan kehityssuunnille. Työssä kehitettyä lähestymistapaa ja mittareita voidaan soveltuvin osin hyödyntää myös muissa vesistöissä

Riparian forests can mitigate warming and ecological degradation of agricultural headwater streams

1. Riparian forests are commonly advocated as a key management option to mitigate the effects of agriculture on headwater stream biodiversity and ecosystem func tions. However, the benefits of riparian forests might be reduced by uninterrupted catchment-scale pollution. 2. We studied the effects of riparian land use on multiple ecological endpoints in head water streams in an agricultural landscape. We studied stream habitat characteristics, water temperature and algal accrual, and macrophyte, benthic macroinvertebrate and fish communities in 11 paired forested and open agricultural headwater stream reaches that differed in their extent of riparian forest cover but had similar water quality. 3. Hydromorphological habitat quality was higher in forested reaches than in open reaches. Riparian forest had a strong effect on the summer water temperature regime, with maximum and mean water temperatures and temperature variation in forested reaches substantially lower than in open reaches. 4. Macrophyte communities differed between forested and open reaches. The mean abundance of bryophytes was higher in forested reaches but the difference to open reaches was only marginally significant, whereas graminoids were significantly more abundant in open reaches. Within-stream dissimilarity of benthic macroinvertebrate community structure was significantly related to the difference in riparian land use between reach pairs. The relative DNA sequence abundance of pollution-sensitive Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera species tended to be higher in forested reaches than in open reaches. Finally, fish densities were not significantly different be tween forested and open reaches, although densities were higher in forested reaches. 5. This unequivocal evidence for the ecological benefits of forested riparian reaches in agricultural headwater streams suggests that riparian forest can partly mitigate the adverse impacts of agricultural diffuse pollution on biota. The strong effect of forests on stream water temperature suggest that riparian forest could also miti gate harmful effects on headwater stream biodiversity and ecosystem functions of the predicted more frequent high summer temperatures

Suomen jokien tyypittelyn kehittäminen ja pohjaeläimiin perustuva ekologinen luokittelu

Suomen joet kuuluvat pääosin pohjoiseen havumetsävyöhykkeeseen. EU:n vesipolitiikan puitedirektiivin mukaisessa tyypittelyssä joet voidaan valuma-alueen kokonsa lisäksi varsin mielekkäästi jakaa luontaiselta geologialtaan turve- ja kangasmaiden jokiin, savimaiden jokien rajoittuessa lounais- ja etelärannikon alueelle. Tyypittelytekijöistä korkeussuhteilla on varsin vähän merkitystä Suomessa, koska korkeita vuoristoja on vähän. Tyypittelyssä lisähaasteita aiheuttavat mm. tyypin rajaamiseen liittyvät ongelmat ja järvialtaiden esiintyminen. Samoin peltomaiden tulkinta tietokannoista aiemman luontaisen tyypin mukaan voi olla vaikeaa. Pohjaeläimiä on myös Suomessa viime vuosikymmeninä käytetty jokien ekologisen tilan kuvaajana, vaikka yhtenäistä koko maata kattavaa aineistoa ei ole saatavilla. Tässä tutkimuksessa, pääosin Länsi-Suomen jokien aineistoihin perustuen, joet jakautuivat ns. vertailuoloissa hyvin alueensa tyyppeihin koskipohjaeläimistönsä perusteella. Vastaavasti ekologista luokittelua ajatellen pohjaeläimet kuvasivat hyvin ihmisen erilaisia paineita (mm. hajakuormitus, rakenteelliset muutokset) jokityypeissä. Varsin monipuolisessa vaihtoehtotarkastelussa, vesipuitedirektiivin liitteen V suosittamista luokittelumuuttujista vertailuolojen lajisto ja sen runsaussuhteet näyttivät toimivan luotettavimmin ja tehokkaimmin, kun paineiden vaikutuksia haluttiin tunnistaa ja luokitella jokivesissä. Tämä työ on osa vesipuitedirektiivin ekologista luokittelua kehittäviä hankkeita. Tähän jokien pohjaeläimistöä käsittäneeseen hankkeeseen ovat osallistuneet erityisesti Länsi-Suomen ympäristökeskus ja Jyväskylän Yliopisto ja sen rahoituksesta ovat vastanneet ympäristöministeriö ja maa- ja metsätalousministeriö. Eräässä toisessa hankkeessa jokivesistöjen ekologisesta luokittelusta kalojen osalta on vastannut Riista- ja Kalatalouden tutkimuslaitos

Metsätalouden vaikutukset purojen ja jokien biologiseen tilaan – MEBI -hankkeen tulokset

Suomen pinta-alasta valtaosa on metsätalousmaata. Metsätaloustoimenpiteiden vaikutuksia virtavesien biologiseen tilaan on kuitenkin selvitetty vain vähän. Tämän hankkeen tavoitteena oli tuottaa lisää tietoa metsätalouden vaikutuksista purojen ja jokien ekologiseen tilaan sekä kehittää biologista vaikutusseurantaa pienissä virtavesissä. Hankkeessa tarkasteltiin vedenlaatua ja biologisia laatumuuttujia (päällyslevät, vesisammalet ja pohjaeläimistö) suhteessa metsätalouden intensiteettiin 12 purokohteen (pääasiassa Luken metsätalouden kuormituksen seurantaverkko) ja 40 jokikohteen (pääasiassa MaaMet-seurannan metsätalouskohteet) aineiston avulla. Paikkavalinnoissa pyrittiin minimoimaan maatalouden vaikutus pois. Purokohteiden biologisen tilan kartoittamiseksi tehtiin maastotöitä elo-syyskuussa 2015. Hanke toteutettiin Suomen ympäristökeskuksen toimesta ja sen rahoitti maa- ja metsätalousministeriö. Tulosten perusteella metsätalousalueilla sekä puroissa että jokivesissä etenkin typpipitoisuudet olivat selkeästi taustapitoisuuksia suuremmat. Pitoisuuksia selitti valuma-alueen metsäojitusten määrä, mutta myös luontaiset tekijät ja yhteisvaikutukset. Purokohteilla luonnollinen vaihtelu oli hyvin suurta, mikä ilmeni erityisesti biologisissa mittareissa. Hankkeessa tutkituilla Luken seurantaverkon kuudella metsä-talouskohteella päällyslevien, vesisammalten ja pohjaeläinten tila ei ollut merkittävästi heikentynyt. Jokikohteissa vedenlaatu (typpipitoisuus, veden väri) sekä päällyslevien ja vesikasvillisuuden tila heik-kenivät metsätalouden määrän (ojitusten) lisääntyessä. Purokohteilla testattiin päällyslevien määrän mittaamisessa optista, a-klorofylliä mittaavaa Bentho-Torch-fluorometriä, joka on biologisen tilan arviointiin kehitetty uusi laite. Fluorometri soveltuu käytettäväksi kivipintojen päällyslevien kokonaismäärän ajalliseen seurantaan esimerkiksi erilaisten metsäta-loustoimenpiteiden yhteydessä. Fluorometrin käyttöön liittyviä menetelmiä tulee kuitenkin vielä kehittää luotettavan seurantatiedon varmistamiseksi. Erityisesti intensiivisen metsätalouden ja tiheään ojitettujen valuma-alueiden alapuolisissa jokivesissä ekologinen tila oli heikentynyt. Niin kuin muukin ympäristön tilan seuranta, metsätalouden vaikutusten luotettava seuranta edellyttää edustavaa seurantakohteiden ja elinympäristöjen valintaa. Metsätalouden vesiensuojelutoimien vaikuttavuudesta virtavesien ekologiseen tilaan tarvittaisiin lisää tietoa vesienhoidon suunnittelun tueksi