Short-term Effects of Shallow Sphagnum Moss Biomass Harvesting on the Runoff Water Quality

201

Impact of ash-fertilization and soil preparation on soil respiration and vegetation colonization on cutaway peatlands

201

Early snowmelt enhances the carbon sequestration of hummock-forming Sphagnum mosses on boreal wetlands

201

Rahkasammalresurssit Suomessa, sammalbiomassan korjuu sekä rahkasammalpinnan uusiutuminen korjuun jälkeen

201

Rahkasammalten (Sphagnum sp.) kasvatuksesta Etelä-Suomen turvemailla

Projektissa tutkittiin, vuosina 2007–2016, rahkasammalten (Sphagnum sp.) siirtoviljelyä sekä kontrolloituina astiakokeina, puoliavoimissa muovikasvihuoneissa että kenttäolosuhteissa, turvetuotannosta vapautuneella suonpohjalla. Luonnontilaisemmalla, ojitetulla rahkarämeellä tutkittiin luontaisesti syntyneen rahkasammalikon hyödyntämistä ja uusiutumista sammalkasvatuksessa. Rahkasammalia siirtoviljeltiin levittämällä koeturpeen pinnalle sammalen eläviä kärki/yläosia. Astiakokeissa soveliammiksi lajeiksi valikoituivat punarahkasammal, Sphagnum magellanicum (Brid.) ja ruskorahkasammal, Sphagnum fuscum (Schimp.). Kontrolloitujen astiakokeiden tulokset viittaavat siihen, että rahkasammalten potentiaalinen biomassan tuottokyky on korkea; tuotos vaihteli välillä 100–750 g kuiva-ainetta/m2/vuosi. Tuotoksen vaihtelu selittyi pääasiassa turpeen kosteuden ja maan pintakerroksen ravinnepitoisuuden vaihtelulla. Keskeisin tekijä rahkasammalkasvun kannalta oli pohjaveden pinnan korkeus turvemaassa. Paras kasvuunlähtö ja korkein biomassan tuotos saavutettiin pohjaveden pinnan ollessa pysyvästi turpeen yläpinnan tasolla. Toisaalta ”turpea” Sphagnum magellanicum-laji sieti pitkäaikaista kuivuutta hyvin. Veden puutteessa sen kasvu pysähtyi mutta elinkyky säilyi, ja turpeen kostuttua uudelleen kasvu palautui. Toinen tärkeä kasvutekijä oli kasviravinne fosfori (P). Astiakokeiden maksimituotokset saavutettiin rahkasammalten kannalta edullisimmalla maan kosteuden ja fosforipitoisuuden yhdistelmällä, mutta fosforin vaikutus heikkeni merkittävästi, mikäli pohjaveden pinnan taso ei ollut optimaalisella tasolla. Rahkasammalten fosforin tarve osoittautui suhteellisen alhaiseksi. Rahkasammalten siirtoviljelyn kenttäkokeet toteutettiin vuosina 2013–2016, kontrolloitujen as-tiakokeiden tuloksiin pohjautuen. Kokeissa tutkittiin maan kosteuden ts. pohjaveden pinnan tason vaikutuksia Sphagnum magellanicum-rahkasammalen kasvuunlähtöön ja biomassan tuotokseen turvetuotannosta vapautuneella suonpohjalla. Suonpohjakokeet sisälsivät sekä kosteusgradientti- että allasviljelykokeen. Ensin mainitussa rahkasammalten kasvuoloja parannettiin kasvinviljelyharsolla. Luonnontilaisemmalla, ojitetulla rahkarämeellä tutkittiin luontaisesti syntyneiden Sphagnum magellanicum-kasvustojen palautumista ja biomassan tuotosta, rahkasammalen elävän pintakerroksen korjuun jälkeen. Kenttäkokeissa rahkasammalten lajivertailua ei voitu toteuttaa. Tulosten mukaan turvesuonpohjalla rahkasammalviljely on toteutettava merkittävästi suuremmalla siirtosammalen määrällä kuin astiaviljelyssä. Kenttäoloissa vaaditaan 10–20 cm vahvuinen sammalkerros (0,025 m3/m2), astiaviljelyssä riittää 1–2 cm:n (0,005 m3/m2) kerros. Vuosien 2013–2016 rahkasammalkasvulle edullisten, pitkien, viileän-kosteiden kasvukausien aikana sammalten kasvuunlähtö oli turvesuonpohjalla hyvä sekä kosteusgradientin optimitasolla että allasviljelykokeessa. Rahkasammal kasvoi myös kosteusgradienttikokeen kuivalla lohkolla, mutta biomassan tuotos oli vain <100 g kuiva-ainetta/m2/vuosi. Kokeen kosteimmassa osassa, kasvukauden aikana esiintyneiden tulvien vaikutusalueilla, sammalen kasvuun lähtö oli heikkoa ja tuotos vähäistä. Korkein Sphagnum magellanicum-lajin biomassan tuotos turvesuonpohjalla, 200–250 g kuiva-ainetta/m2/vuosi, saavutettiin kosteusgradienttikokeen koelohkolla, jossa pohjaveden pinnan taso säilyi lähellä turpeen yläpintaa. Rahkasammalten allasviljelykokeessa keskituotos oli 140 g kuiva-ainetta/m2/vuosi. Altaissa pohjaveden pinnan taso vaihteli pääosin optimaalisen tason ja haitallisen tulvan välillä. Allasviljelymenetelmä soveltuu turvemaille, joilla pohjaveden pinta alenee paljon ja pysyvämmin, kasvukauden sateettomina, lämpiminä sääjaksoina. Kenttäkokeilla rahkasammalten biomassan tuotokset olivat merkittävästi alhaisemmat kuin kontrolloitujen astiakokeiden tuotokset - sääoloiltaan edullisten kasvukausien, kasvatusaltaiden ja kasvinviljelyharson siirtoviljelyn herkän alkuvaiheen kasvuoloja edistävästä vaikutuksesta huolimatta. Toisaalta, viljelmän perustamisvaiheelle välttämätön kasvatusharso on saattanut varjostuksellaan alentaa rahkasammalten kasvua myöhemmin. Rahkasammalten monokulttuuriviljelmien muodostumista turvesuonpohjille haittasi kolmannen koekasvukauden aikana ilmennyt voimakas muun suokasvillisuuden sukkessio sekä kosteusgradientti- että allasviljelykokeessa. Vuoden 2016 syksyyn mennessä kaikille rahkasammalten kasvun kannalta optimaalisen kosteille koealoille oli levinnyt laaja kirjo suokasvillisuutta, joka kilpaili ja heikensi rahkasammalten kasvua. Toisaalta siirtorahkasammalpeite edisti metsäpuiden, hieskoivun ja männyn luontaista uudistumista turvesuonpohjalla. Tutkimustulokset viittaavat siihen, että rahkasammalten siirtoviljely turvetuotannosta vapautuneilla suonpohjilla edistää lähinnä soiden ennallistamista/metsittymistä, ja vain vähemmässä määrin taloudellisesti kannattavaa kasvintuotantoa. Koetulosten mukaan ojitetun rahkarämeen rahkasammalkasvustosta voidaan korjata 10–15 cm vahvuinen elävä pintakerros, ja jäljelle jäävästä sammalikon alaosasta kasvaa uusi, elinkykyinen pintakerros. Palautuminen kestää, 2-3 kasvukautta, mikäli sammalkorjuu ei muuta suon pohjaveden pinnan tasoa merkittävästi. Rahkasammalkasvun kannalta edullisten kasvukausien 2014–2016 aikana, uusiutuvan Sphagnum magellanicum-kasvuston biomassan tuotos oli 300–400 g kuiva-ainetta/m2/vuosi. Rahkarämeellä havaittiin samanlainen muun suokasvillisuuden sukkessio kuin turvesuonpohjakokeilla, mutta lievempänä, joten edellytykset rahkasammalbiomassan kasvatukselle ovat rahkarämeelle paremmat kuin suonpohjilla. Rahkasuokokeita on syytä jatkaa rahkasammalten pitkän aikavälin biomassan tuotoskyvyn, suon vesitalouden ja fosforin kasvuvaikutusten tutkimuksilla. Abstract We studied Sphagnum sp. transplanting-cultivation on peat soils. The adaption, biomass production potential and the effect of environmental factors on the growth of Sphagnum mosses were examined in controlled pot-experiments (semi-open, plastic greenhouse) between 2007 and 2012. Field experiments in southern Finland, between 2013 and 2016 included: a) effects of soil moisture/ground water level and amount of transplanted moss on adaption and biomass production of Sphagnum moss, grown under permeable plant cover, on plantless cut-over peat soil b) adaption and biomass production of transplanted Sphagnum moss in sink-pool cultivation, on plantless cut-over peat c) recovery and biomass production of Sphagnum moss after harvesting the upper part of the native, living moss layer (10–15 cm), of a more native, semi-drained Sphagnum mire. The results indicate, that Sphagnum mosses can be transplanted/cultivated by adding living moss particles or moss clods on the plantless peat soil. Magellanic bogmoss, Sphagnum magellanicum (Brid.) and Rusty bogmoss, Sphagnum fuscum (Schimp.) appeared to be the most suitable species. A 1–2 cm moss layer, 0,005 m3/m2, is needed for cultivation in semi-open nurseries, whereas a 10-20 cm layer , 0,02-0,03 m3/m2 of transplanted Sphagnum moss is required in field conditions. The results of the pot-experiments indicate, that the biomass production of transplanted Sphagnum magellanicum and Sphagnum fuscum may vary between 100 and 750 g, dry matter/m2/year. The yield correlated positively mainly with soil moisture and soil nutrient content. After two growing seasons the thickness of the juvenile moss bed varied between 1–15 cm. The most crucial growth factor for the Sphagnum mosses was the soil water content/ the ground water level in peat. At the start of cultivation in particular, the ground water level must be sustained on the surface of the peat soil. On the other side, transplanted Sphagnum magellanicum withstood long-term drought stress well; the growth recovered relatively rapidly after rewetting. The adaption and growth of the transplanted Sphagnum mosses can be increased by nutrient amendments. The most critical nutrient was soil phosphorus (P). The P-demand of the Sphagnum mosses is relatively low. The soil nutrients can be added in common fertilizers, on surface of the peat, before Sphagnum cultivation. The field experiments included one species, Sphagnum magellanicum. The results indicate that the high biomass production potential of Magellanic bogmoss is diminished under field conditions; the bmp varied between 25–400 g dry matter/m2/year. The highest values, 300–400 g dry matter/m2/year were recorded in the recovered, juvenile Sphagnum magellanicum moss layer of the more native, semi-drained Sphagnum mire, after harvesting the upper, native, living moss floor. The lowest values on cut-over peatland were measured, either on relatively dry peat or peat under flood, whereas the highest bmp was found on peat with the ground water level maintained on surface of the soil. After three growing seasons, a marked peatplant succession appeared, in particular on moist peat soils. The growth of Eriophorum vaginatum (L). and Polytrichum strictum (Menzies) was prominent, and the number of native birch (Betula pubescens) and Scots pine (Pinus sylvestris L.) seedlings also increased. The changes in the peat plantation were smaller on the semi-drained Sphagnum mire than on cut-over peat soil. The plant succession decreased the dominance and growth of Sphagnum mosses but enhanced plant diversity and reforestation of the peat environment. In terms of transplanting Sphagnum sp. on cut-over peatlands, the results support use of most moist sub-areas or sink-pool cultivation. As for economically sound Sphagnum sp. production, the results indicate that the research on more native, semi-drained Sphagnum mires should be continued. The Sphagnum cultivation on cut-over peatlands mainly supports restoration of the peat environment.  URN:ISBN:978-952-326-330-7201

Swift recovery of Sphagnum carpet and carbon sequestration after shallow Sphagnum biomass harvesting

201