Metsänpohjan metaanivuon vaihtelu ja vuohon vaikuttavat tekijät boreaalisessa metsässä

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

Above- and belowground fluxes of CH4 from boreal shrubs and Scots pine

201

Above- and belowground fluxes of methane from boreal dwarf shrubs and Pinus sylvestris seedlings

The contribution of boreal forest plants to the methane (CH4) cycle is still uncertain. We studied the above and belowground CH4 fluxes of common boreal plants, and assessed the possible contribution of CH4 producing and oxidizing microbes (methanogens and methanotrophs, respectively) to the fluxes. We measured the CH4 fluxes and the amounts of methanogens and methanotrophs in the above- and belowground parts of Vaccinium myrtillus, Vaccinium vitis-idaea, Calluna vulgaris and Pinus sylvestris seedlings and in non-planted soil in a microcosm experiment. The shoots of C. vulgaris and P. sylvestris showed on average emissions of CH4, while the shoots of the Vaccinium species indicated small CH4 uptake. All the root-soil-compartments consumed CH4, however, the non-rooted soils showed on average small CH4 emission. We found methanotrophs from all the rooted and non-rooted soils. Methanogens were not detected in the plant or soil materials. The presence of plant roots seem to increase the amount of methanotrophs and thus CH4 uptake in the soil. The CH4 emissions from the shoots of C. vulgaris and P. sylvestris demonstrate that the plants have an important contribution to the CH4 exchange dynamics in the plant-soil systems.Peer reviewe

Pinus sylvestris as a missing source of nitrous oxide and methane in boreal forest

Boreal forests comprise 73% of the world's coniferous forests. Based on forest floor measurements, they have been considered a significant natural sink of methane (CH4) and a natural source of nitrous oxide (N2O), both of which are important greenhouse gases. However, the role of trees, especially conifers, in ecosystem N2O and CH4 exchange is only poorly understood. We show for the first time that mature Scots pine (Pinus sylvestris L.) trees consistently emit N2O and CH4 from both stems and shoots. The shoot fluxes of N2O and CH4 exceeded the stem flux rates by 16 and 41 times, respectively. Moreover, higher stem N2O and CH4 fluxes were observed from wet than from dry areas of the forest. The N2O release from boreal pine forests may thus be underestimated and the uptake of CH4 may be overestimated when ecosystem flux calculations are based solely on forest floor measurements. The contribution of pine trees to the N2O and CH4 exchange of the boreal pine forest seems to increase considerably under high soil water content, thus highlighting the urgent need to include tree-emissions in greenhouse gas emission inventories.Peer reviewe

Methane (CH4) emissions from trees in boreal upland and drained peatland forests

201

Links between soil CH4 cycling and tree-derived CH4 emissions on a forestry-drained peatland

Abstrakti P187201

Microbial CH4 turnover in soil and trees on a forestry drained peatland

201

Microbial CH4 turnover in soil and trees on a forestry drained peatland

201