Metsä on metaanin nettonielu, vaikka kasvit päästävätkin ilmaan metaania

Boreaalisen havumetsävyöhykkeen metsänpohjan on todettu olevan maailman ekosysteemeistä suurin hiilen varasto. Hiili ei kuitenkaan virtaa vain yhteen suuntaan. 2000-luvulla tehdyt tutkimukset osoittavat, että kasvit myös päästävät metaania ilmaan. Näin metsät voivat ajoittain toimia myös metaanin lähteinä.

– Metsänpohjan metaaninielu on kuitenkin kaikesta huolimatta niin suuri, että väitöstutkimukseni perusteella metsä toimii metaanin nettonieluna, summaa Helsingin yliopiston bio- ja ympäristötieteellisessä tiedekunnassa väittelevä Elisa Vainio.

Vainio tutki maaperän, aluskasvillisuuden ja puuston metaaninvaihtoa eteläsuomalaisten havupuuvaltaisten metsien kosteudeltaan erilaisissa ympäristöissä. Puulajeina olivat kuusi, mänty ja koivu.

Tutkimuksissa todettiin metsänpohjan metaaninvaihdon riippuvan voimakkaasti maaperän kosteudesta.

– Kaikki tutkitut puulajit päästivät metaania ilmaan niin rungosta kuin lehvästöstäkin, mutta kostealla paikalla kasvavien yksilöiden metaanipäästöt olivat selvästi suuremmat kuin kuivilla paikoilla kasvavien. Esimerkiksi koivulla kuivan paikan metaanintuotto oli vain noin sadasosa kostean paikan metaanipäästöstä, Elisa Vainio toteaa.

Vainio selittää eroa esimerkiksi sillä, että kuivilla paikoilla metaania syntyy maaperässä muutenkin vähemmän. Lisäksi kuivalla paikalla maaperän ylimmissä kerroksissa on enemmän happea. Näin metaania energianlähteenään käyttävät mikrobit pystyvät hapettamaan ilmakehän metaania ja toimimaan metaanin nieluina.

– Todennäköisesti märällä paikalla kasvavien koivujen rungoista havaitut metaanipäästöt ovat suurelta osalta peräisin maaperän hapettomista kerroksista. Metaani on kulkeutunut puun juurien kautta runkoon ja sieltä edelleen ulos. Tällöin metaani pääsee myös ohittamaan maaperän ylemmissä hapellisissa kerroksissa tapahtuvan metaaninhapetuksen.

Vainion mukaan puiden metaanimittauksia tarvittaisiin kuitenkin paljon enemmän, jotta voitaisiin tehdä tarkempia arvioita siitä, kuinka paljon puiden päästämä metaani vähentää metsien nettonieluvaikutusta.

Laboratorio-oloissa myös varpukasvillisuus näytti lisäävän metaania kuluttavien mikrobien määrää maassa verrattuna pelkkään kasvittomaan maa-ainekseen.

– Laboratoriotulosten vertailu luonnonolosuhteisiin on siinä mielessä vaikeaa, että luonnossa metsämaassa on paljon eri kasvien juuria, eikä juuretonta maata oikeastaan ole ollenkaan. Joka tapauksessa kasvien juuret näyttävät vaikuttavan metaania hapettavien mikrobien määrään maassa. Juurieritteillä, sienijuurilla tai muilla mikrobeilla saattaa olla vaikutusta. Voi myös olla, että maan happamuus on juurten vaikutuksesta hieman sopivampi metaania hapettaville mikrobeille kuin kokeessamme käytetyn pelkän maa-aineksen, Elisa Vainio sanoo.

Mittaukset tehtiin Helsingin yliopiston Juupajoella sijaitsevan Hyytiälän metsäaseman läheisyydessä toimivalla SMEAR II / ICOS-asemalla. Mittausalue on noin kymmenen hehtaarin kokoinen. Metsikkö on metsätaloudellisesti hoidettua, ja männikkö on istutettu 1962.

Metaaninvaihtoa mitattiin niin kutsutulla kammiomittausmenetelmällä. Siinä tunnettu alue metsänpohjaa, runkopinta-alaa tai esimerkiksi lehtien/oksien pinta-alaa tai kuivapainoa suljetaan ilmatiiviiseen kammioon, ja metaanipitoisuuden muutosta mitataan. Väitöskirjassa pitoisuus analysoitiin kaasukromatografilla manuaalisesti otetuista ilmanäytteistä.

___________________________

FM Elisa Vainio väittelee perjantaina 27.9. kello 12 Helsingin yliopiston bio- ja ympäristötieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "The contributions of soil, ground vegetation and trees to the methane exchange of boreal forest". Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Metsätieteiden talo, ls B1, Latokartanonkaari 7.