FOLIA FOREST ALI A 602 [ETSÄNTUTKIMUSLAITOS ■ INSTITUTUM FORESTALE FENNIAE • HELSINKI 1984 SAARSALMI, ANNA VESIPAJUN BIOMASSAN TUOTOS SEKÄ RAVINTEIDEN JA VEDEN KÄYTTÖ BIOMASS PRODUCTION AND NUTRIENT AND WATER CONSUMPTION IN SALIX AQUATICA GIGANTEA' PLANTATION Osoite: Unioninkatu 40 A Address: SF-00170 Helsinki 17, Finland ? Phon™' (90) 661 401 Ylijohtaja: Professor. Aarne Nyyssönen Director: Professor Yleisinformaatio: Tiedotuspäällikkö , • „ , . , . , . . , Olli Kiiskinen General information: Information Chief Julkaisujen jakelu: Kirjastonhoitaja Distribution of Librarian Liisa Ikävalko-Ahvonen publications: Julkaisujen toimitus: Toimittaja Editoria l office: Editor pp uja Metsäntutkimuslaitos on maa- ja metsätalousministeriön alainen vuonna 1917 perustettu valtion tutkimuslaitos. Sen päätehtävänä on Suomen metsätaloutta sekä metsävarojen ja metsien tarkoituksenmukaista käyttöä edistävä tutkimus. Metsäntutkimustyötä teh dään lähes 800 hengen voimin yhdeksällä tutkimusosastolla ja yhdeksällä tutkimus- ja koeasemalla. Tutkimus- ja koetoimintaa varten laitoksella on hallinnassaan valtion metsiä yhteensä n. 150 000 hehtaaria, jotka on jaettu 17 kokeilualueeseen ja joihin sisäl tyy kaksi kansallis- ja viisi luonnonpuistoa. Kenttäkokeita on käynnissä maan kaikissa osissa. The Finnish Forest Research Institute, established in 1917, is a state research institution subordinated to the Ministry of Agriculture and Forestry. Its main task is to carry out research work to support the development of forestry and the expedient use of forest resources and forests. The work is carried out by means of 800 persons in nine research departments and nine research stations. The institute administers state-owned forests of over 150 000 hectares for research purposes, including two national parks and five strict nature reserves. Field experiments are in progress in all parts of the country. FOLIA FORESTALIA 602 Metsäntutkimuslaitos. Institutum Forestale Fenniae. Helsinki 1984 Anna Saarsalmi VESIPAJUN BIOMASSAN TUOTOS SEKÄ RAVINTEIDEN JA VEDEN KÄYTTÖ Biomass production and nutrient and water consumption in Salix 'Aquatica Gigantea' plantation Approved on 23.11.1984 SISÄLTÖ 1. JOHDANTO 3 2. AINEISTO JA TUTKIMUSMENETELMÄT 4 21. Kokeen perustaminen ja hoito 4 22. Mittaukset ja näytteiden keruu 6 221. Ekologiset tekijät 6 222. Kasvuston kehityksen seuraaminen 7 23. Näytteiden analysointi 7 3. KASVATUSOLOSUHTEET 7 31. Kasvualustan pH, ravinteisuus ja kosteuspitoisuus 7 32. Lannoituksessa, sade- ja kasteluvedessä maahan tulleet ravinteet sekä ravinteiden huuhtoutuminen 10 33. Lämpötila 12 4. PAJUN VUOTUINEN BIOMASSAN TUOTOS 15 41. Pituuskasvu 15 42. Biomassa 16 5. PAJUN VUOTUINEN RAVINTEIDEN OTTO JA VEDEN KÄYTTÖ 17 51. Biomassaan vuosittain sitoutuneet ravinnemäärät 17 52. Lehtikarikkeessa maahan palautuneet ja biomassan korjuussa poistuneet ravinnemäärät 20 53. Pajun veden käyttö 21 6. TULOSTEN TARKASTELU 22 61. Vuotuinen biomassan tuotos 22 62. Pajuekosysteemin vuotuinen ravinnetase 23 7. YHTEENVETO 25 KIRJALLISUUS 26 SUMMARY 28 2 SAARSALMI, A. 1984. Vesipajun biomassan tuotos sekä ravinteiden ja veden käyttö. Summary: Biomass production and nutrient and water consumption in Salix 'Aquatica Giqantea' plantation. Folia For. 602: 1 —29. Tutkimuksessa seurattiin biomassan tuotosta, ravin teiden (N, P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, Mn, B) kiertoa vesipa juekosysteemissä sekä pajun veden käyttöä viiden vuo den aikana. Pajua kasvatettiin rahkaturvealustalla yh den vuoden kiertoaikaa käyttäen. Istutustiheys oli 0,5 X 0,5 m. Pajut lannoitettiin vuosittain. Lannoite annettiin joko kiinteänä tai liuoksena. Biomassatuotos oli keskimäärin 1,0 kg/m 2 /v josta lehtien osuus oli keskimäärin 30 %. Tuotettua biomas sakiloa kohti paju käytti vuosittain ravinteita keski määrin seuraavasti: K 13,6, N 12,4, Ca 4,8, P 1,9, Mg 1,5 g sekä Mn 91, Zn 62, B 11 ja Cu 7 mg. Pajubiomas saan sitoutuneesta kuparista ja sinkistä palautui vuosit tain karikkeessa maahan keskimäärin lähes 30 %, ty pestä, fosforista ja kaliumista n. 35 %, kalsiumista, magnesiumista ja boorista 40 —50 % sekä mangaanista runsaat 60 %. Ravinteiden huuhtoutumisella ei ollut pa jun kannalta mainittavaa merkitystä. Pelkästään sade vedessä pajut saivat kalsiumia, magnesiumia ja sinkkiä lukuunottamatta enemmän ravinteita kuin niitä maasta huuhtoutui. Tuotettua biomassakiloa kohti paju käytti vettä kes kimäärin 350 1 kun biomassatuotos oli vähintäin 1 kg/m 2 . The biomass production, the cycling of nutrients (N, P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, Mn, B) and the consumption of water were studied in a water willow ( Salix 'Aquatica Gigantea') ecosystem over a period of five years. The substrate of the sample plots was limed Sphagnum peat. The biomass was harvested each year. The fertilizer was given in solid form or as an aqueous solution. The mean biomass production was 1,0 kg/m 2. The mean proportion of leaves out of the total biomass was 30 %. Willow required the following amounts of nutrients to produce 1 kg of biomass annually: K 13,6, N 12,4, Ca 4,8, P 1,9, Mg 1,5 g and Mn 91, Zn 62, B 11 and Cv 7 mg. Of the nutrients bound in the biomass almost 30 % of the copper and zinc, about 35 % of the nitrogen, phosphorus and potassium, between 40 to 50 % of the calcium, magnesium and boron, and at least 60 % of the manganese was returned annually to the ground in the litterfall. The amount of nutrients leached from the soil was of no significance from the point of view of willow. Apart from calcium, magnesium and zinc, the plants received more nutrients from the rainfall than was lost in leaching. When the biomass production was at least 1 kg/m 2 , the willow plants consumed 350 1 of water to produce 1 kg of biomass. Helsinki 1984. Valtion painatuskeskus ODC 176.1 Salix 'Aquatica Gigantea' + 161.1 + 537 + 181.3 ISBN 951-40-0676-3 ISSN 0015-5543 3 1 408401919 E 1. JOHDANTO Energiametsäviljelyssä pyritään tuottamaan mahdollisimman paljon puubiomassaa ener giatalouden tarpeisiin voimaperäisesti hoidet tujen erikoisviljelmien avulla lyhyttä kierto aikaa käyttäen. Suomen oloissa energiamet säviljelyyn soveltuvia puulajeja ovat haapa, koivut, lepät ja pajut. Toistaiseksi päähuo mio on kiinnitetty pajuihin. Etelä- ja Keski-Euroopassa pajun kasvul lista lisäämistä ja kasvattamista vesasyntyisi nä metsikköinä on harjoitettu jo satoja vuo sia (Makkonen 1975). Päämääränä on lähin nä ollut raaka-aineen tuottaminen koriteolli suuden tarpeisiin. Koripajun, Sai ix viminalis, viljelyä kokeiltiin 1900-luvun alussa myös Suomessa ulkomailta tuoduilla kannoilla (Cajander 1917, Nordberg 1930). Kiinnostus koripajun viljelyä kohtaan heräsi uudelleen 1940- ja 1950- lukujen vaihteessa (Relander 1950 ja 1952, Tapio 1965). Kustannussyistä ja muovin yleistymisen takia viljely kuitenkin vähitellen tyrehtyi. Lyhytkierto- ja energia metsäviljelyn myötä kiinnostus pajun viljelyä kohtaan heräsi uudelleen 1970-luvulla. Perus tetuilla kokeilla on kasvatettu koripajun li säksi niinikään ulkomaista alkuperää olevaa vesipajua, Sai ix 'Aquatica Gigantea', joka on tuotu maahamme Tanskasta (Tapio 1965). Ulkomaiset pajut eivät ole sopeutuneet maamme ilmastoon, minkä vuoksi niiden talvenkestävyys on huono. Mikäli juurakko talvehtii voidaan ko. pajuja, huolimatta veso jen paleltumisesta, kasvattaa yhden vuoden kiertoaikaa käyttäen. Etelä-Suomessa saattaa myös pitempi kiertoaika olla mahdollinen. Tulevia energiametsäviljelmiä ajatellen on kiinnitettävä erityistä huomiota nisäkkäiden ja hyönteisten aiheuttamiin tuhoihin (Löyt tyniemi ja Rousi 1979, Teivainen 1979). Ensimmäinen pajun lyhytkiertoviljelykoe maassamme perustettiin Maatalouden tutki muskeskuksen Lapin koeasemalle v. 1973. Tiheästi viljeltyjen, lannoitettujen vesipaju kasvustojen vesojen kuivamassa, ilman leh tiä, oli jo ensimmäisen kasvukauden jälkeen 1 kg/m 2 (Pohjonen 1974). Etelä-Ruotsissa Salix smithianan versojen kuiva-ainetuotos ilman lehtiä on ollut jopa 3,2 kg/m 2 (Siren ja Sivertsson 1976). Esitetyt, pienillä koealoilla lyhytaikaisista kokeista saadut, varsin suuret vuosituotokset eivät kuitenkaan ole yleistet tävissä käytännön viljelmille. Energiametsä viljelmien tarkempi viljelyedellytyksien ja tuotoskysymysten selvittely alkoi Metsäntut kimuslaitoksessa v. 1978. Energiametsäviljely asettaa kasvupaikalle erityisiä vaatimuksia. Kasvupaikan tulisi olla luontaisesti viljava sekä maan hyvin vettä ja ravinteita pidättävä. Sopivia viljelypaikkoja ovat esim. multavat hietamaan pellot ja run sastyppiset turvemaat, kuten suopellot ja turvetuotannosta vapautuneet suopohjat (Heino ja Pohjonen 1981, Kaunisto 1983). Turvemailla tarvitaan kuitenkin vesiolojen järjestelyä. Kasvualustan pH:lla on pajun kasvatuksessa keskeinen merkitys (Ericsson ja Lindsjö 1981) ja kasvualustaan joudutaan kin happamilla turvemailla lisäämään kalk kia tai tuhkaa, paitsi pH:n kohottamiseksi myös turpeen typen mineralisoitumisen edis tämiseksi. Kasvualustan hyvän ravinnetason ylläpitäminen on tärkeää, sillä nopeakasvuis ten lehtipuiden ravinnetarve on suuri. Niin ikään lyhyiden kiertoaikojen vuoksi biomas san korjuun yhteydessä poistuvien ravintei den määrä on suuri. Ilmeisesti energiametsä viljelyyn tulisikin valita puulajeja, joiden ra vinnetarve suhteessa biomassatuotokseen on pieni (Kimmins 1977) tai lajeja, jotka kykene vät ottamaan kasvualustasta tehokkaasti ra vinteita (Hansen ja Baker 1979). Lannoitteita käytettiin jo viljeltäessä pajua koriteollisuutta varten (Schmidt 1935, Gru ner 1947). Kuitenkin vasta energiametsävilje lyn myötä on lannoitukseen alettu kiinnittää erityistä huomiota. Vaikka turvemailla onkin useissa tapauksissa runsaasti typpeä on typ pilannoitus yleensä lisännyt pajun biomassa tuotosta (Pohjonen 1980 a, Hytönen 1983, Kaunisto 1983). Pohjosen (1980 a) mukaan turvetuotantoalueen energiapajuviljelmä, jon ka keskimääräinen sato on 12 tn/ha, käyttää vuosittain typpeä 90 kg/ha. Osa lannoitety pestä huuhtoutuu tai sitoutuu maahan. Poh jonen (1980 b) arvioi, että turvetuotanto alueen energiapajuviljemä tarvitsisi vuosittain 4 typpeä 100—150 kg/ha ja tuhkaa 1000— 2000 kg/ha. Ruotsissa on pajujen ravinteiden kulutusta tutkittu laboratorio-olosuhteissa vesiviljemä kokein (Ericsson 1981 a ja b). Lähtökohtana on ollut, että kasvualustassa ei saa olla liikaa ravinteita, koska se voi johtaa juurten vahin goittumiseen ja sitä kautta ravinteiden oton vaikeutumiseen. Kasvatusliuokseen on lisätty ravinteita vain kasvien kulutuksen mukaan (Ingestad ja Lund 1979, Ingestad 1979). Kokeet ovat osoittaneet, että vesipaju on pystynyt tehokkaasti käyttämään ravinteita hyväkseen. Kaliumin suhteen paju on ollut vaateliaampi kuin vastaavanlaisessa kokeessa kasvatettu koivu (Ingestad 1979) ja leppä (Ingestad 1980). Ruotsissa on sovellettu ns. Ingestadin periaatetta myös kenttäkokeisiin, jolloin ravinteiden lisäys tapahtuu kastelun yhteydessä (Elowson 1981). Energiametsäviljelyssä lannoitustarve on moninkertainen metsäekosysteemiin verrat tuna, minkä vuoksi optimilannoitustason selvittäminen on erityisen tärkeää. Tällöin ei luonnollisesti riitä, että selvitetään ainoas taan eri lannoituskäsittelyjen vaikutusta bio massatuotokseen vaan tarvitaan entistä tar kempaa selvitystä siitä, miten ravinteet tällai sessa ekosysteemissä kiertävät. Niinikään on tärkeää selvittää energiametsäviljelyyn sovel tuvien puulajien veden tarve. Tässä tutkimuksessa seurattiin kenttäko keen avulla ravinteiden (N, P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, Mn, B) kiertokulkua vesipajuekosys teemissä (Salix 'Aquatica Gigantea') sekä pa jun veden käyttöä viiden vuoden aikana. Bio massan ja siihen sitoutuneiden ravinteiden osalta tarkastelu on rajoitettu kasvuston maanpäällisiin osiin. Tämä tutkimus aloitettiin v. 1978 Metsäntutkimuslai toksen metsänhoidon tutkimusosaston silloisen osasto päällikön, professori Gustaf Sirenin aloitteesta ja sitä jatkettiin myöhemmin maantutkimusosastolla professo ri Eino Mälkösen johdolla. Kenttätöistä Suonenjoella ovat huolehtineet eri vuo sina seuraavat henkilöt: Liisa Vuorikko, Arvi Jääske läinen, Saara Turkka, Tiina Jääskeläinen, Seija Hiltu nen, Tarja Ryth ja Anja Aaltonen. Arvokasta apua ko keen perustamisessa ja hoidossa olen saanut Suonen joen tutkimusaseman henkilökunnalta, erityisesti MMT Paavo Pelkoselta, MH Risto Rikalalta ja kenttämestari Raimo Taljalta. Maantutkimusosaston laboratoriohenkilökunta on vastannut laboratoriomäärityksistä. Laskentatyöstä on vastannut Luk Marja Huotari. Käsikirjoituksen puh taaksikirjoituksesta ovat huolehtineet toim.siht. Pirkko Rättö sekä tutk.apul. Vieno Bäckman. Tutk.apul. Kert tu Lehtinen on piirtänyt kuvat. B.Se. John Derome on kääntänyt tekstin englanninkielisen osuuden. Käsikirjoituksen ovat lukeneet professori Eino Mäl könen, MMT Erkki Lipas, professori Eero Paavilainen sekä MMT Seppo Kaunisto, jotka ovat tehneet siihen varteenotettavia huomautuksia sekä korjaus-ja muutos ehdotuksia. Esitän kaikille tutkimuksen valmistumiseen myötä vaikuttaneille henkilöille parhaat kiitokseni. 2. AINEISTO JA TUTKIMUSMENETELMÄT 21. Kokeen perustaminen ja hoito Suonenjoen tutkimusasemalle perustettiin kesäkuussa 1978 kahdeksan 5,8 X 5,8 m suuruista koealaa. Koe aloista neljä tehtiin lysimetriperiaatteen mukaisesti, jot ta voitaisiin selvittää maasta huuhtoutuneiden ravintei den määrä. Lysimetrin muodosti allas, jonka rakenne ilmenee kuvasta 1. Kasvualustana oli n. 0,3 m paksui nen rahkaturvekerros (maatumisaste 3—4), johon oli sekoitettu dolomiittikalkkia 3 kg/m 3 turvetta sekä sen alla hiekkaa n. 50 cm kerros. Toiset neljä koealaa kai vettiin n. 1 m syvyisiksi ja täytettiin hiekalla ja turpeella kuten lysimetrikoealtaat. Kaikki koealat reunustettiin lautakehikolla, jotta pintavalunta kokeen ulkopuolelta ja koealalta toiselle estyisi. Vesipajun, Salix 'Aquatica Gigantea' (E 4856, toimi tuspaikka Ruotsinkylän jalostusasema), kasvatus aloi tettiin kesäkuun puolivälissä n. 25 cm pituisista pistok kaista, jotka istutettiin 0,5 m välein. Kunkin koealan kaksi ulointa pajuriviä jätettiin vaippa-alueeksi. Cannel lm ja Smithin (1980) mukaan poppeliviljelmillä vaipan leveyden tulisi olla vähintäin 1/4 pisimmän verson pi tuudesta. Tämän mukaan yhden metrin levyinen vaip pa-alue olisi riittävä kasvustossa, jossa versojen pituus olisi n. 4 m. Pajua kasvatettiin yhden vuoden kiertoajalla ja bio massa korjattiin marras-joulukuussa, jolloin kasvusto kaadettiin n. 5 cm:n kantoon. Koetta perustettaessa ei lannoituksen vaikutuksesta pajun kasvuun ollut vielä tietoa, joten määrät jouduttiin arvioimaan. Lähtökoh tana oli, että ravinteita lisättäisiin kasvualustaan niin paljon, että ne riittäisivät tulevan kasvukauden tarpei siin, käyttämättä kuitenkaan yliannostusta. Lannoite määrää lisättiin vuosittain viidenteen vuoteen asti. Lannoitus aloitettiin kolmen viikon kuluttua istutuk sesta, sillä lannoitus voi häiritä juurtumista (Rossi 1979 aja b). Lannoitteeksi valittiin Kekkilä-6-Superex, joka sisälsi useimpia kasvien tarvitsemia ravinteita (tau lukko 1). Lannoitteen värillisyys helpotti lannoiteliuok sen annostelua. Lannoituskäsittelyjä oli kaksi. Käsitte 5 Taulukko 1. Kekkilä-6-Superex-lannoitteen ravinne koostumus. Table 1. Nutrient composition of Kekkilä-6-Superex fertilizer. lyssä I lannoite annettiin ensimmäisenä vuonna kahtena eränä heinäkuussa ja muina vuosina kertalevityksenä toukokuun lopussa. Käsittelyssä II lannoite annettiin kolmena ensimmäisenä vuonna liuoksena ja vuosittain neljänä levityskertana. Neljäntenä ja viidentenä vuonna lannoite annettiin käsittelyssä II edelleen neljänä levi tyskertana mutta kiinteänä. Liuoslannoituksessa käytettiin nk. GEVA-lannoite liuosannostelijaa (Oy Schetelig Ab, Puutarhurien tuk ku), joka oli kytketty kasteluverkostoon. Lannoite liuoksen väkevyys vaihteli välillä 0,2—0,5 %. Alunperin piti lannoitemäärien olla kummassakin käsittelyssä sa mat. Liuoslannoituksessa käytetyn annostelulaitteen epätarkkuudesta johtuen lannoitemäärät jäivät kuiten kin kolmena ensimmäisenä tutkimusvuonna suunnitel tua pienemmiksi. Lannoitusajankohdat ja pajujen saamat typpimäärät eri käsittelyissä on esitetty taulukossa 2. Pistokkaita kasteltiin juurtumisvaiheessa lähes päivit täin. Käsittelyssä II pajut saivat vettä kolmena ensim mäisenä vuonna lannoituksen yhteydessä, jolloin myös kiinteän lannoituksen saaneita koealoja kasteltiin vas taavalla vesimäärällä. Koealoja kasteltiin myös neljän tenä ja viidentenä vuonna lannoituksen yhteydessä, mi käli maa oli kuiva. Näin pyrittiin välttämään mahdollis ta typen haihtumista ammoniakkina (Derome 1980). Taulukko 2. Lannoitusajankohdat ja pajujen saamat typpimäärät tutkimusjakson aikana. Table 2. Fertilization dates and the amounts of nitrogen applied to the willow stand during the course of the experiment. Kuva 1. Lysimetrin rakenne. Fig. 1. Cross-section of the lysimeter used in the willow experiment. lavinne Nutrient iy, Ravinnesuhde Proportion Ravinnesuhdt Proportion N urea-N nh 4po, NOJ-N) P K % 19.5 (11,5 2.2 5,8) 4,5 16.6 100 23 85 % 22,4 (13,9 1.8 6,7) 4,0 18,6 100 18 83 Ca Mg 0,9 5 0,2 1 Fe Mn B Cu Zn Mo Co ppm 800 800 200 200 200 20 10 0,41 0,41 0,10 0,10 0,10 0,01 0,01 ppm 1800 970 270 140 230 20 10 0,81 0.45 0,13 0,04 0,09 0.01 0,004 'uosi Käsitteh I — Treatment I Käsittely II — Treatment II •'ear N kg/ha Aika — Date N kg/ha Aika — Date 1978 1979 1980 1981 1982 120 180 240 240 120 6.7. 28.5. 30.5. 27.5. 4.6. 20.7. 100 130 200 240 120 10.7. 28.5. 27.5. 27.5. 4.6. 13.7. 6.6. 2.6. 5.6. 11.6. 20.7. 18.6. 17.6. 17.6. 23.6. 27.7. 25.6. 1.7. 2.7. 16.7. 6 22. Mittaukset ja näytteiden keruu 221. Ekologiset teki jäi Sade-ja kasteluvedessä maahan tulleiden ravinteiden määrän selvittämiseksi asetettiin sademittareita kasvus ton yläpuolelle, kasvuston alle n. 30 cm korkeudelle maan pinnasta sekä koealueen viereen (Päivänen 1974). Sademittareiden sijainti käy ilmi kuvasta 2. Kuhunkin sademittariin kertynyt vesi mitattiin erikseen, mutta ke rätyt näytteet analysoitiin koealoittain yhdistettyinä. Kasvuston yläpuolelta ja alta sekä koealueen vierestä kerätyt näytteet pidettiin erillään. Keruujakson pituus oli noin kuukausi. Näytteet säilytettiin 1 %:na etikka happoliuoksena +5°C lämpötilassa pilaantumisen eh käisemiseksi. Kustakin lysimetristä valuva vesi johdettiin omaan muovikanisteriinsa. Valuneen veden määrä mitattiin ja osa siitä otettiin näytteeksi ravinnemäärityksiä varten. Keskimäärin noin kuukauden aikana kerätyt näytteet yhdistettiin koealoittain yhdeksi näytteeksi, joita säily tettiin kuten muita vesinäytteitä. Altaiden valuntaput ket suljettiin maan jäädyttyä ja ne avattiin jälleen ke väällä. Maanäytteitä otettiin koealoittain o—2o cm maaker roksesta kasvukauden aikana 3—6 kertaa. Näyte koos tui 12 systemaattisesti otetusta osanäytteestä, joista määritettiin välittömästi pH. kosteuspitoisuus ja liukoi nen typpi. Muut ravinteet määritettiin ilmakuivista näytteistä. Ensimmäistä vuotta lukuunottamatta kokeella seu rattiin kasvukauden aikaista lämpötilaa maassa 15 cm syvyydessä. Ilman kasvukausittaiset lämpösummat saa tiin tutkimusaseman säähavaintomittauksista. Kuva 2. Näytteiden otto ja mittauslaitteiston sijainti kokeella. Fig. 2. Location of the measuring equipment and the sampling points. 7 222. Kasvuston kehityksen seuraaminen Pajun vesojen kasvua seurattiin kolmannesta vuo desta lähtien kesäkuun puolivälistä syyskuun puolivä liin. Kokeelta valittiin satunnaisesti 20 —32 kantoa, joi den kaikkien vesojen pituus mitattiin viikottain. Lehti- ja varsibiomassa määritettiin ensimmäisenä vuonna elokuun lopussa nk. keskipuumenetelmällä (Remezov ym. 1955). Kultakin koealalta valittiin kaksi edustavaa pajua, joiden lehti- ja varsibiomassa määri tettiin. Näytteistä tehtiin ravinnemääritykset. Toisesta tutkimusvuodesta alkaen lehti- ja varsibio massan määritys perustui lehtien ja varsien kuivamas san ja varsien pituuden väliseen riippuvuuteen (Mälkö nen 1974). Regressio yhtälöiden määrittämiseen vaadit tavat mittaukset tehtiin elokuun lopussa, jolloin määri tettiin myös lehtibiomassa. Näytevesojen lehdet ja var ret säilytettiin myöhempiä ravinneanalyysejä varten. Syyskuun lopussa mitattiin vesojen pituudet uudelleen ja ne sijoitettiin aiemmin määritettyihin regressioyhtä löihin ja laskettiin varsien biomassa. Biomassatuloksista puhuttaessa tarkoitetaan tässä tutkimuksessa kuiva massaa. Biomassan korjuun yhteydessä, marras-joulukuussa, otettiin kultakin koealalta viisi yksittäistä vesaa ravin nemäärityksiä varten, jotta voitaisiin seurata ravintei den liikkumista lehdistä varsiin. Lehtien ravinnepitoi suuksien muuttumisen seuraamiseksi kerättiin lehti näytteitä, toisesta vuodesta lähtien, 3—4 kertaa kasvu kauden aikana. Karikkeessa maahan palautuvien ravinnemäärien sel vittämiseksi asetettiin kokeelle ensimmäistä vuotta lu kuunottamatta karikelaatikoita (kuva 2). Kuhunkin laatikkoon kertynyt karike kuivattiin ja punnittiin, mutta analysoitiin koealoittain yhtenä näytteenä kes kimäärin 2—4 viikon keruujaksoina. Pajun lehtikarikkeen hajoamisnopeuden selvittämi seksi koealoille asetettiin ensimmäisenä vuonna mar raskuun alussa 10 vesipajun lehtikarikepussia. Hajoa misen edistymistä tutkittiin 11- ja 18 kuukauden jäl keen. 23. Näytteiden analysointi Kasvi-, maa- ja vesinäytteistä määritettiin typpi-, fos fori-, kalium-, kalsium-, magnesium-, kupari-, sinkki-ja mangaanipitoisuus sekä kasvinäytteistä lisäksi, ensim mäistä vuotta lukuunottamatta, booripitoisuus. Maa näytteistä määritettiin liukoiset ravinteet ja kokonais typpi kaikista kasvukauden aikana otetuista näytteistä erikseen. Muilta osin maanäytteiden kokonaisravinne pitoisuudet (uuttonesteenä väkevä suolahappo) määri tettiin sen sijaan vain koetta perustettaessa ja syksyisin. Ravinneanalyysit tehtiin pääasiassa Metsäntutkimuslai toksen maantutkimusosaston laboratoriossa tavanomai sia menetelmiä käyttäen (Halonen ym. 1983). Maanäyt teiden hivenainemääritykset tehtiin happamasta 0,02- normaalisesta ammoniumasetaatti-EDTA-uutteesta (La kanen ja Erviö 1971). Liukoinen typpi määritettiin kolmena ensimmäisenä vuonna ja analyysit tehtiin Suonenjoen tutkimusasemalla. Tuore maanäyte uutet tiin 0,2-normaalisella kaliumsulfaattiliuoksella, jonka jälkeen typpi määritettiin Kjeldahl-menetelmällä (West man ja Hänninen 1977). Vesinäytteet, jotka oli säilytet ty 1 %:ssa etikkahappoliuoksessa, konsentroitiin ja neut raloitiin ennen analysointia. Ensimmäisenä vuonna typpi määritettiin Viljavuuspalvelu Oy:ssä. Maan pH mittauksissa käytettiin maa/vesi tilavuussuhteena 2,5. Jatkossa tulokset esitetään yksinkertaisuuden vuoksi ainoastaan käsittelyn I (kertalannoitus) osalta, mikäli eri käsittelyjen välillä ei ilmene oleellisia eroja tai käsit telyn II tulosten esittämisellä ei muutoin ole oleellista merkitystä. 3. KASVATUSOLOSUHTEET 31. Kasvualustan pH, ravinteisuus ja kosteuspitoisuus Kasvualustana käytetyn rahkaturpeen pH oli ennen kalkitusta 3,9. Kalkituksen jäl keen pH vähitellen kohosi (kuva 3). Maan pH oli koko tutkimusjakson ajan 5—6, mi kä on pajun kasvatuksen kannalta optimaa linen (Ericsson ja Lindsjö 1981). Helppoliukoisen fosforin osuus maan ko konaisfosforista oli 10—20 % (kuvat 4 ja 5). Fosforipitoisuus oli kasvualustassa ensim mäisenä vuonna tyydyttävä, tämän jälkeen hyvä, ajoittain jopa korkea peltomaiden ra vinnetasoon verrattuna (Kurki 1977). Vertai lu Kurjen (1977) lukuihin tehtiin siten, että tässä tutkimuksessa painoyksikköä kohti esi tetyt tulokset muutettiin tiheyden avulla muotoon mg/l. Vaihtuvan kaliumin osuus maan kokonaiskaliumista oli ensimmäisenä vuonna 10 %, myöhemmin jopa 60—85 % (kuvat 4 ja 5). Kaliumpitoisuus oli kasvualus tassa kahtena ensimmäisenä vuonna tyydyt tävä, kolmantena vuonna hyvä ja myöhem min korkea (Kurki 1977). Maan fosfori- ja kaliumpitoisuus oli mer kitsevästi suurempi toisena ja kolmantena vuonna käsittelyn I kuin käsittelyn II jälkeen (kuva 4). Neljäntenä vuonna lannoitemäärä käsittelyssä II kohotettiin yhtä suureksi kuin käsittelyssä I, mistä oli seurauksena, että maan fosfori- ja kaliumpitoisuus käsittelyssä 8 Kuva 3. Maan keskimääräinen pH kasvukausittain tutkimusjakson aikana. Fig. 3. Mean soil pH in different growing seasons during the course of the experiment. II salvästi kohosi. Fosforipitoisuus oli neljän tenä vuonna jopa merkitsevästi suurempi kä sittelyssä II kuin I. Maan kokonaistyppipitoisuudessa ei ollut merkitseviä eroja eri käsittelyjen välillä. Sitä vastoin liukoisen typen pitoisuus oli kolmena ensimmäisenä vuonna korkeampi käsittelyn I kuin käsittelyn II jälkeen (kuva 4). Merkille pantavaa oli, että maan liukoinen typpi vä heni nopeasti kasvukauden loppua kohti. Hivenaineista maan kuparipitoisuus oli lähes koko tutkimusjakson ajan korkeampi käsitte lyn I kuin käsittelyn II jälkeen, muutoin ei hivenainepitoisuuksissa ollut eroja eri käsitte lyjen välillä (kuva 4). Rahkaturpeen tiheys oli kahtena ensim mäisenä vuonna keskimäärin 0,20 g/cm 3 . Kuva 4. Maan liukoisen typen (inorg.) ja -fosforin, kokonaistypen, vaihtuvan kalsiumin-, kaliumin ja -magnesiu min sekä EDTA:n liukoisten hivenravinteiden keskimääräinen pitoisuus kasvukausittain tutkimusjakson aikana. Käsittely II osalta on esitetty vain ne tulokset, jotka eroavat oleellisesti käsittelyn I vastaavista tuloksista. Fig. 4. Mean levels of inorganic nitrogen (inorg.) and phosphorus, total nitrogen, exchangeable calcium, potassium and magnesium, and EDTA-extractable micronutrients in the soil in different growing seasons during the course of the experiment. Only those results for treatment II are marked on the figures which differ significantly from the results for treatment I. 9 2 408401919E Vähitellen maa tiivistyi ja juuriston osuus maassa kasvoi. Tutkimusjakson myöhempinä vuosina maan tiheys oli keskimäärin 0,30 g/cm 3 . Vertailuna voidaan esittää, että Sip polan ja Tareksen (1978) mukaan suopellolla rahkaturpeen tiheys on keskimäärin 0,15 g/cm 3 ja saraturpeen 0,35 g/cm 3 . Tiheyden avulla laskettiin maan ravinnemäärät pinta alayksikköä kohti 20 cm:n pintakerroksessa (taulukko 3). Kolmena ensimmäisenä tutkimusvuonna, jolloin lannoite annettiin käsittelyssä II lai meana vesiliukoisena (käsittelyn I koealat saivat vastaavan vesimäärän), tuli koealoille kasteluvettä, vaikkei se pajujen kannalta aina olisi ollut tarpeellistakaan. Neljäntenä ja vii dentenä vuonna, jolloin lannoite annettiin molemmissa käsittelyissä kiinteänä, koealoja kasteltiin vain tarpeen vaatiessa. Maan kosteuspitoisuus oli koetta perustet Taulukko 3. Maan kokonaistypen; liukoisen typen ja fosforin; vaihtuvan kaliumin, kalsiumin ja magnesiumin määrä (x +s. g/m 2 ) sekä EDTA:n liukoisten hivenravinteiden määrä (x +s_ mg/m 2 ) o—2o0 —20 cm maakerroksessa tutkimusjakson aikana. Table 3. The total nitrogen; inorganic nitrogen; soluble phosphorus: exchangeable potassium, calcium and magnesium (x ±s- g/m : ) and EDTA extractable micronutrient content (x ±s- mg/m 2 ) in the upper 0-20 cm layer of the soil at different times during the course of the study. Kuva 5. Maan kokonaisravinnepitoisuudet koetta perustettaessa (kalkituksen jälkeen, mutta ennen lannoitusta) ja syksyisin tutkimusjakson aikana. Fig. 5. Levels of total nutrients in the soil at the time when the experiment was established (after liming but before fertilization) and each autumn during the course of the experiment. lavinne — Nutrient Vuosi — Year 1980 1978 1979 1981 1982 ■J kok. — total ■J liuk. — inorganic ) Isl Ag 302 + 11 9 + 1 2 + 1 25 + 2 167+ 15 64 + 7 412+ 16 5 + 1 5 + 1 44+ 3 193+ 16 90 + 8 670 + 17 18+ 3 177+ 20 347 + 16 169+ 11 718+ 13 10 + 1 130 + 5 340+ 16 151 + 7 675 + 28 10 + 1 112+ 7 303 + 19 137+ 9 An 320 + 140 870 + 80 2610 ± 190 360 + 120 1000 + 60 3340 + 90 900 + 120 1640 + 140 6460 + 202 970+ 170 1470 + 80 7860 + 270 730 + 190 1160 + 102 5410 + 410 10 Kuva 6. Maan kosteuspitoisuus tutkimusjakson aikana. Fig. 6. Moisture content of the soil during the course of the experiment. taessa n. 65 % maan massasta (kuva 6). Pis tokkaita kasteltiin juurtumisvaiheessa lähes päivittäin ja maan kosteuspitoisuus kohosi vähitellen 70 %:iin ja runsassateisen elo- ja syyskuun johdosta jopa 80 %:iin. Vettä suo tautui koealoilta koko ensimmäisen vuoden ajan (kuva 7). Maan kosteuspitoisuus pysytteli toisena ja neljäntenä vuonna koko ajan n. 70 %:ssa. Kolmantena vuonna heinäkuu oli puoliväliin asti täysin sateeton ja maan kosteuspitoisuus laski alle 50 %:iin. Viidentenä vuonna satoi kesä- ja heinäkuussa keskimääräistä vähem män (kuva 7) ja maan kosteuspitoisuus laski heinäkuussa alle 60 %:iin. 32. Lannoituksessa, sade- ja kasteluvedessä maahan tulleet ravinteet sekä ravinteiden huuhtoutuminen Valtaosa pajujen saamista ravinteista tuli lannoituksen yhteydessä (kuva 8). Kolmena ensimmäisenä vuonna pajut saivat enemmän ravinteita käsittelyssä I kuin käsittelyssä 11. Neljäntenä ja viidentenä vuonna kasvien saamat lannoitemäärät olivat molemmissa käsittelyissä yhtä suuret. Kasvit saivat kalki tuksen yhteydessä kalsiumia 200 g/m 2 ja magnesiumia 80 g/m 2 . Kalsiumia ne eivät saaneet enää myöhemmin. Sadeveden kasvukauden aikaisten keski määräisten ravinnepitoisuuksien ja koko vuoden sademäärien perusteella laskettiin sadevedessä maahan vuosittain tulleet ravin nemäärät (kuvat 9). Tuloksia tarkasteltaessa tulee ottaa huomioon, että ensimmäistä vuot ta koskevat tulokset ovat puolen vuoden ajalta. Sadeveden ravinnepitoisuudet vaihte livat sekä vuosittain että kasvukauden eri ai koina ja olivat ensimmäisen vuoden poik keuksellisen korkeata typpipitoisuutta lu kuunottamatta likimain saman suuruisia ai kaisempiin tutkimuksiin verrattuna (Viro 1953, Mälkönen 1974, Päivänen 1974). En simmäisenä vuonna vesinäytteiden typpipi toisuus analysoitiin Viljavuuspalvelu Oy:ssä, jossa analyysimenetelmät poikkeavat jonkin verran Metsäntutkimuslaitoksen maantutki musosaston menetelmistä. Tämä osaltaan se littänee ensimmäisen vuoden korkean typpi pitoisuuden. Suomessa on sadevedessä tullut maahan v. 1971—1977 keskimäärin typpeä 0,54, fosforia 0,01, kaliumia 0,18, kalsiumia 0,37 ja magnesiumia 0,08 g/m 2/v eli fosforia selvästi vähemmän ja kaliumia vähemmän kuin tässä tutkimuksessa (Järvinen ja Haapa la 1980). Kasteluvedessä maahan tulleet ravinne määrät laskettiin koealoille sade- ja kastelu vedessä yhteensä tulleiden ravinteiden ja va paassa sadannassa tulleiden ravinnemäärien erotuksena (kuva 9). Kasteluvedessä oli pal 11 Kuva 7a. Koealoille kuukausittain tulleen sade- ja kastelu veden sekä koealoilta valuneen veden määrä tutkimusjakson aikana. Fig. 7a. Monthly amounts of precipitation, irrigation and leachate during the course of the experiment. Kuva 7b. Vuosien 1931—1960 kuukausittainen keskimääräinen sademäärä Kuopion säähavaintoasemalla. Fig. 7b. Mean monthly precipitation during 1931-1960 at Kuopio Meteorological station. jon kalsiumia Pajujen lehdet pidättivät toisesta vuodesta lähtien 20—30 % kasvustolle tulleesta sade-ja kasteluvedestä. Lehdet pidättivät lannoite-, sade- ja kasteluvedessä tulleista ravinteista typpeä sekä joinakin vuosina myös kuparia ja sinkkiä. Muita ravinteita, erityisesti kaliu mia, sadevesi sen sijaan huuhteli kasvien pinnalta. Koelaoilta valuneen veden pH vaihteli tutkimusjakson aikana välillä 6 —7,8 ilman säännönmukaisuutta. Ensimmäisenä vuonna lannoitetypestä huuhtoutui suurempi osa kuin myöhempinä vuosina, mikä näkyi va lumaveden korkeina typpipitoisuuksina en simmäisenä vuonna. Typpipitoisuus kohosi hetkellisesti lannoituksen jälkeen, mikä ilme ni selvimmin käsittelyssä I, jossa koko kas vukauden ajan lannoitemäärä oli annettu yhdellä kertaa. Toisena vuonna valumaveden typpipitoisuus oli korkeampi käsittelyssä I kuin 11, muutoin ei eroja eri käsittelyjen välil 12 Kuva 8a. Koealoille vuosittain annetut pääravinteet. Selitykset katso kuva 8b. Fig. 8a. Amount of macronutrients added to the sample plots as fertilizer. See Fig. 8b for explanation. Kuva 8b. Koealoille vuosittain annetut hivenravinteet. Fig. 8b. Amount of micronutrients added to the sample plots as fertilizer. la ollut. Valumaveden fosforipitoisuus oli ensim mäisenä vuonna pienempi kuin myöhemmin tutkimusjakson aikana. Fosforipitoisuus ko hosi hetkellisesti lannoituksen jälkeen ainoas taan toisena vuonna. Valumaveden kalium-, kalsium- ja magnesiumpitoisuus alkoi en simmäisen vuoden jälkeen laskea. Eri käsitte lyjen välillä ei ollut eroja ko. ravinteiden pi toisuuksissa. Lannoituksen vaikutusta valu maveden kaliumpitoisuuteen ei voitu havaita. Tutkituista ravinteista huuhtoutui eniten kalsiumia: ensimmäisenä vuonna keskimää rin 1,6 g/m 2 ja sen jälkeen 0,2—0,6 g/m 2/v (kuva 9). Typpeä huuhtoutui toisena vuonna 0,4 g/m 2 ja sen jälkeen ainoastaan 0,02 —0,07 g/m 2/v. Kaliumia huuhtoutui toisesta vuo desta lähtien 0,1 —0,2 g/m 2/v ja fosforia 0,001 —0,004 g/m 2 /v. Hivenaineista huuh toutui sinkkiä selvästi enemmän kuin kupa ria ja mangaania. Karsiston (1970) sekä Karsiston ja Ravelan (1971) metsitettyjä tur vemaita koskevissa lannoitustutkimuksissa kaliumia on huuhtoutunut 0,2 g/m 2 /v, ja fosforia 0,003—0,007 g/m 2 /v. PK-lannoitus on kohottanut ojitettujen soiden valumave den fosforipitoisuutta (Ahti 1983). Fosforipi toisuus on ollut lannoitusta edeltänyttä tasoa korkeampi vielä 13—15 vuotta lannoituksen jälkeen. Korkeita kaliumpitoisuuksia on ollut valumavedessä ainoastaan lannoitusvuoden aikana. Kaikenkaikkiaan on Liesnevan oji tusalueelta huuhtoutunut vuosittain touko lokakuun aikana keskimäärin fosforia 0,01 g/m 2 ja kaliumia 0,06 g/m 2 (Ahti 1983). 33. Lämpötila Kasvukausittaiset ilman lämpösummat on esitetty kuvassa 10. Vuoden 1980 poikkeuk sellisen kylmä toukokuu haittasi pajujen kas vun alkamista. Maan lämpötila vaihteli 15 cm syvyydessä välillä 6—l6°C (kuva 11). 13 Kuva 9. Koealoille vuosittain sade- ja kasteluvedessä tulleiden sekä huuhtoutuneiden ravinteiden määrä. Kastelu vedessä koealoille tulleen sinkin pitoisuutta ei v. 1978 määritetty. Fig. 9. Annual amounts of nutrients added to the sample plots in rainfall and irrigation and removed in the leachate. Ammount of Zn added in irrigation was not determined in 1978. 14 Kuva 10. Lämpösumman kehitys tutkimusjakson aikana. Fig. 10. Progression of the temperature sum in different growing seasons. Kuva 11. Maan lämpötila 15 cm syvyydessä vuosina 1979—1982. Fig. 11. Soil temperature at a depth of 15 cm in 1979-1982. 15 4. PAJUN VUOTUINEN BIOMASSAN TUOTOS 41. Pituuskasvu Pajun pistokkaat olivat istutushetkellä keskimäärin 25 cm mittaisia. Pistokkaiden juurtumiseen kuluu n. 3 viikkoa (Rossi 1979 a ja b), joten vesojen pituuskasvu pääsi al kamaan vasta heinäkuussa. Pistokkaista juur tui ensimmäisenä vuonna n. 75 % ja niihin kehittyi I—21 —2 keskimäärin n. 80 cm:n pituista vesaa (taulukko 4). Juurtumatta jääneiden pistokkaiden tilalle istutettiin toisen kasvu kauden alussa uudet, yksivuotiaat vesipajun kannot. Toisena ja kolmantena vuonna pajun vesat olivat käsittelyssä II selvästi lyhyempiä kuin käsittelyssä I (kuva 12). Neljäntenä ja viiden tenä vuonna, jolloin lannoitemäärät olivat molemmissa käsittelyissä yhtäsuuret, ei veso jen pituuksissa ollut enää selviä eroja eri kä sittelyjen välillä. Vesojen keskimääräinen pituus lisääntyi tasaisesti elokuun puoliväliin asti (kuva 13). Tämän jälkeen kasvu hidastui, mutta jatkui syyskuun loppupuolelle asti. Kussakin kan nossa oli keskimäärin 7—lo vesaa (taulukko 4). Kannoista kuoli vuosittain käsittelyssä I 3—B %ja käsittelyssä II I—3 % (taulukko 4). Taulukko 4. Vesojen lukumäärä/kanto sekä kantojen kuolleisuus (x + tutkimusjakson aikana. Table 4. Number of shoots/stump and stump mortality fx + s_) during the course of the study. Kuva 12. Vesojen jakautuminen pituusluokkiin. Fig. 12. Distribution of the shoots into height classes. Vuosi Year Vesoja/kanto Shoots/stump Käsittely — Treatment I II Kantojen kuolleisuus % (kumulatiivinen) Stump mortality, % (cumulative) Käsittely — Treatment I II 1978 1979 1980 1981 1982 1 7 8 7 9 1 6 8 8 10 23 + 4 27 + 5 Täydennysistutus keväällä 1979 Supplementary planting in spring 1979 3+1 3+2 11 + 8 5 + 2 18 ± 3 5 + 3 21 + 5 6 ± 1 16 Kuva 13. Vesojen keskimääräinen pituuden kehitys vuosina 1980, 1981 ja 1982. Fig. 13. Mean height development of the stems in 1980, 1981 and 1982. Kuva 14. Pajun vuotuinen kuiva-ainetuotos tutkimus jakson aikana. Fig. 14. Annual dry biomass production of willow during the course of the study. Kuva 15. Maahan palautuneen karikkeen määrä (ku mulatiivinen) vuosina 1979, 1981 ja 1982. Fig. 15. Amount of litter (cumulative) reaching the ground in 1979, 1981 and 1982. 42. Biomassa Myöhäisestä istutusajankohdasta sekä mel ko suuresta pistokkaiden kuolleisuudesta johtui, että pajun biomassan tuotos jäi en simmäisenä vuonna vaatimattomaksi (kuva 14). Lehtien osuus biomassasta oli tuolloin keskimäärin 57 %. Osaksi valon, osaksi veden puutteen joh dosta osa lehdistä kellastui ja varisi jo heinä elokuun aikana. Ensimmäistä vuotta lu kuunottamatta varisseiden lehtien määrä li sättiin elokuun lopussa määritettyyn lehtibio massaan. Toisena vuonna biomassatuotos oli käsit telyssä I 1.2+ 0.1 kg/m 2 ja kolmantena vuonna 1.4 + 0.1 kg/m 2 (kuva 14). Käsitte lyssä II biomassatuotos oli toisena ja kol mantena vuonna selvästi pienempi kuin kä sittelyssä I, mikä johtui todennäköisesti siitä, että käsittelyssä II lannoitemäärä oli liian pieni. Lehtien osuus biomassasta oli toisena ja kolmantena vuonna käsittelyssä I 29 % ja 26 % sekä käsittelyssä II 36 % ja 30 %. Neljäntenä ja viidentenä vuonna ei bio massatuotoksessa enää ollut eroja eri käsitte lyjen välillä. Biomassatuotos oli käsittelyssä I 17 neljäntenä vuonna 1.0 ± 0.1 kg/m 2 ja viiden tenä vuonna 0.8 ± 0.04 kg/m 2 sekä lehtien osuus biomassasta 26 % ja 32 % vastaavasti (kuva 14). Käsittelyssä II biomassan tuotos oli neljäntenä vuonna 1.1 ± 0.2 kg/m 2 ja vii dentenä vuonna 0.8 ± 0.03 kg/m 2 sekä leh tien osuus biomassasta 28 % ja 32 % vastaa vasti. Vertailuna esitetyille biomassatuotosta kos keville tuloksille mainittakoon, että niinikään Suonenjoen tutkimusasemalla 1-vuoden kier toajalla kasvatetun vesipajukasvuston varsien biomassatuotos oli toisena vuonna 0,65 kg/m 2 ja koripajukasvuston neljäntenä vuon na 0,7 kg/m 2 vastaavasti (Pihlström 1982). Valtaosa pajun lehdistä säilyi vihreinä pit källe syksyyn. Lehdet varisivat pääasiassa vasta loka-marraskuussa (kuva 15), jolloin hallan vaurioittamat lehdet olivat muuttu neet tummanruskeiksi. Vuosittain tuli lehti kariketta maahan seuraavasti: Vuonna 1980 lumi tuli aikaisin ja karik keiden keruu jouduttiin lopettamaan jo lo kakuun lopussa. Osa pajun lehdistä varisi jo kesällä. Syyskuun alkuun mennessä oli v, 1981 varissut jopa 40 % sekä vuosina 1979 ja 1982 keskimäärin 16 % kyseisinä vuosina kaikenkaikkiaan varisseista lehdistä (kuva 15). Juuriston biomassaa ei tässä tutkimukses sa määritetty. Pihlströmin (1982) mukaan juurten osuus pajun kokonaisbiomassasta on 18—20 %, Sirenin ja Sivertssonin (1976) mu kaan n. 15 %. 5. PAJUN VUOTUINEN RAVINTEIDEN OTTO JA VEDEN KÄYTTÖ 51. Biomassaan vuosittain sitoutuneet ravinnemäärät Lehtien ravinnepitoisuudet olivat korkeam mat kuin varsien (kuvat 16 ja 17). Ero lehtien ja varsien pääravinnepitoisuuksissa oli suh teellisesti suurempi kuin ko. kasvinosien hi venainepitoisuuksissa. Lehdissä typpipitoi suus oli korkeampi kuin kaliumpitoisuus, varsissa tilanne oli päinvastainen. Varsien ravinnepitoisuudet sekä lehtien typpi-, fosfori- ja sinkkipitoisuus olivat en simmäisenä vuonna korkeammat kuin myö hemmin tutkimusjakson aikana. Lehtien ku paripitoisuus oli toisena vuonna poikkeuksel lisen korkea. Toisen vuoden syksyllä oli sekä varsien typpi-, fosfori- ja kaliumpitoisuus et tä lehtien typpi- ja kaliumpitoisuus pienin, mutta alkoi sen jälkeen, lannoituksen lisään tyessä kohota. Lehtien typpi-, fosfori-ja ka liumpitoisuus oli neljäntenä vuonna keski määrin 3,4; 0,4 ja 2,8 % ja varsien 0,7; 0,2 ja 1,2 % vastaavasti. Päinvastoin kuin lehtien ja varsien muut ravinnepitoisuudet, lehtien ka liumpitoisuus kohosi vielä viidentenä vuon na, jolloin lannoitemäärää pienennettiin. Ka liumia oli tuolloin lehdissä keskimäärin 3,0 % ja typpeä enää 2,8 %. Maan kaliumpi toisuus oli vielä viidentenä vuonna korkea (kuva 4) ja ilmeistä oli, että koska kalium on helposti liikkuva, sitä siirtyi nopeasti kasvien aktiivisiin osiin. Näsin ja Pohjosen (1981) mukaan vesipajun lehtien kaliumpitoisuus kohosi selvästi NPK-lannoituksen seurauk sena. Vesipajun lehtien typpi-, fosfori- ja ka liumpitoisuus oli kyseisessä tutkimuksessa 2,6; 0,4 ja 2,2 %. Niinikään kenttäkokeiden pohjalta on vesipajun lehtien typpi-, fosfori ja kaliumpitoisuudeksi esitetty 3,5; 0,4 ja 3,3 % (Karsisto ym. 1983). Kauniston (1983) kasvihuonekokeessa on koripajun lehtien typpi-, ja fosfori- ja kaliumpitoisuus vaihdel lut välillä 0,9—5,2; 0,1—0,6 ja 0,6—2,9%. Sirenin (1982) mukaan nopeakasvuisten, ja lostettujen pajujen typpipitoisuus on lehdissä 3—4 %, kuoressa I—21 —2 %, runkopuussa 0,4—0,6 ja juurissa 0,4 —0,6 %. Typpi- ja fosforipitoisuus oli sekä lehdissä että varsissa toisena ja kolmantena vuonna käsittelyssä I korkeampi kuin käsittelyssä II (kuvat 16 ja 17). Hivenaineista lehtien ja var sien sinkkipitoisuus oli koko tutkimusjakson ajan korkeampi käsittelyssä II kuin käsitte lyssä I. roosi 979 981 karikkeen määrä g/m' 191 ± 3 223 ± 1 195 + 6 18 Kuva 16. Lehtien keskimääräiset ravinnepitoisuudet. Käsittely I. Kuvaan on merkitty käsittelyn II osalta N vuosina 1979 ja 1980 sekä Zn ja B vuosina 1979— 1982, jotka eroavat oleellisesti käsittelyn I vastaavista tuloksista. Fig. 16. Mean nutrient contents of the leaves. Treatment I. Values for nitrogen (1979 and 1980) and zinc and boron (1979-1982) in treatment II are included in the figures as they differed significantly from the results for treatment I. Kuva 17. Varsien keskimääräiset ravinnepitoisuudet (elokuu) tutkimusjakson aikana. Käsittely I. Kuvaan on merkitty käsittelyn II osalta N vuosina 1979 ja 1980 sekä Zn vuosina 1979—1982, jotka eroavat oleellisesti käsittelyn I vastaavista tuloksista. Fig. 17. Mean nutrient contents of the shoots (in August) during the course of the experiment. Treatment I. Values for nitrogen (1979 and 1980) and zinc (1979- 1982) in treatment II are included in the figures as they differed significantly from the results for treatment I. Tutkimuksessa seurattiin myös ravinteiden kasvukauden aikaista vaihtelua. Lehtien typ pi- ja fosforipitoisuus laski kasvukauden loppua kohti, kaliumpitoisuus oli puolestaan kasvukauden alussa matalin (kuva 18). Sink kipitoisuus oli kasvukauden alussa kor keimmillaan ja alkoi sen jälkeen laskea kas vukauden loppua kohti. Muuta säännönmu kaisuutta ei hivenainepitoisuuksissa kasvu kauden aikana ilmennyt. Pajuihin sitoutuneiden ravinteiden määrä laskettiin eri puunosien ravinnepitoisuuksien ja vastaavien puunosien kuivamassojen avul la (kuva 19). Huomattavaa tuloksissa oli, et tä kaliumia oli pajuissa toisesta vuodesta läh tien joko yhtä paljon tai jopa enemmän kuin typpeä. Toisena vuonna lehtiin oli sitoutunut poikkeuksellisen runsaasti kuparia. Pääravin teisiin verrattuna sitoutui kuparia, sinkkiä ja booria suhteellisesti enemmän varsiin kuin lehtiin. 19 Kuva 18. Lehtien pääravinnepitoisuuksien kasvukauden aikainen vaihtelu. Fig. 18. Mean variation in the macronutrient contents of the leaves during vegetation period. Kuva 19. Pajukasvustoon vuosittain sitoutuneiden ravinteiden määrä tutkimusjakson aikana. Fig. 19. Annual amounts of nutrients bound in the willow biomass during the course of the experiment. 20 Kuva 20. Varisseiden lehtien keskimääräiset ravinne pitoisuudet tutkimusjakson aikana. Käsittely I. Kuvaan on merkitty käsittelyn II osalta N vuosina 1980 ja 1981 sekä Zn vuosina 1979—1982, jotka eroavat oleellisesti käsittelyn I vastaavista tuloksista. Fig. 20. Mean nutrient contents of the leaves shed during the course of the experiment. Treatment I. Values for nitrogen (1980 and 1981) and zinc (1979-1982) in treatment II are included in the figures as they differed significantly from the results for treatment I. Taulukko 5. Lehtikarikkeessa maahan vuosittain pa lautuneiden ravinteiden määrä (x + s-) tutkimus jakson aikana. Table 5. Amount of nutrients (x + s-J returned to the soil in litter during the course of the study. Taulukko 6. Karikesadossa vuosittain maahan palau tuneiden ravinteiden määrä prosentteina kasvillisuu teen sitoutuneista ravinteista. Tulokset on esitetty vuosien 1979, 1981 ja 1982 keskiarvona (x + s-). Table 6. Amount of nutrients returned annually to the ground in litter as a percentage of the total amount of nutrients bound in the vegetation. Mean values (x ± s-J for 1979, 1981 and 1982. 52. Lehtikarikkeessa maahan palautuneet ja biomassan korjuussa poistuneet ravinnemäärät Kesällä ja syksyllä varisseiden lehtien ra vinnepitoisuuksissa ei ollut merkittäviä eroja, joten tulokset esitetään tässä vuosittaisten keruujaksojen keskiarvoina (kuva 20). Varis seiden lehtien kalsium- ja hivenainepitoisuu det olivat korkeammat kuin vihreissä lehdis sä. Keruujaksoittain maahan palautuneet ra vinnemäärät laskettiin yhteen, jolloin saatiin tulokset vuotta kohti (taulukko 5). Karik keessa palautui maahan biomassaan sitoutu neista pääravinteista suhteellisesti eniten kal siumia ja magnesiumia, hivenaineista man gaania ja booria (taulukot 5 ja 6). Karikkees sa palautui maahan enemmän kaliumia kuin typpeä. Biomassan korjuussa kasvupaikalta pois tui vuosittain osa kasvillisuuteen sitoutuneis J g/m 2 'a •• 1g " 3.2 + 0,1 2,6 + 0,4 4,5 + 0,0 4,1+ 0,1 0,5 + 0,0 0,3 + 0,1 0,7 + 0,1 0,6 + 0,0 4.3 + 0,2 3,3 ±0,4 4,7 + 0,1 4,8 + 0,2 2,5 + 0,1 2,0 + 0,2 2,9 + 0,0 1,8 + 0,0 0,8 + 0,0 0,5 + 0,1 0,8 + 0,0 0,6 + 0,0 tavinne — Nutrient % g/m 2 34+6 33 ± 6 36+4 49+4 45+4 V " Ag mg/m 2 'n 26 zh 8 27+6 62 + 10 45+7 /In ! 21 Taulukko 7. Biomassan korjuussa vuosittain poistuneiden ravinteiden määrä (x + tutkimusjakson aikana. Table 7. Amount of nutrients (x + removed in annual harvesting of the biomass during the course of the study. Kuva 21. Varsien keskimääräiset ravinnepitoisuudet (marraskuu) tutkimusjakson aikana. Fig. 21. Mean nutrient contents of the stems (in November) during the course of the experiment. ta ravinteista (taulukko 7). Ennen lehtien va risemista osa niiden sisältämistä ravinteista oli siirtynyt muihin puunosiin. Varsien typpi-, fosfori- ja mangaanipitoisuus oli lehtien va ristua korkeampi, kaliumpitoisuus puoles taan pienempi, kuin elokuussa (kuva 21). Il meistä on, että helppoliukoista kaliumia oli syksyn aikana huuhtoutunut varsien pinnal ta. Mahdollisesti osa kaliumista oli siirtynyt juuriin. Vertailuna mainittakoon, että Bake rin ja Blackmonin (1977) mukaan haavan, Populus deltoides, oksien ja rungon kaliumpi toisuus pysyi lehtien kellastuttua muuttumat tomana, vaikka lehtien kaliumpitoisuus pie neni. Juurten kaliumpitoisuus sen sijaan sa manaikaisesti kohosi. 53. Pajun veden käyttö Kasvien veden kulutukseen vaikuttavat mm. kasvilaji ja juuriston koko, kasvuston tiheys sekä maan fysikaaliset ominaisuudet. Kasvien veden kulutusta kuvataan usein nk. transpiraatiokertoimen avulla, millä tarkoite taan sitä vesimäärää, jonka kasvi tai kasvus to tarvitsee tietyn biomassayksikön (1 vet tä/kg kuiva-ainetta) tuottamiseen. Eri puula jien transpiraatiokertoimiksi on saatu (Lar cher 1975): tammi 340, koivu 320, mänty 300, lehtikuusi 260, kuusi 230, pyökki 170. Viljakasvit kuluttavat Suomessa keskimäärin 350—400 1 vettä/kg tuotettua kuiva-ainetta, mikä vastaisi n. 250 mm veden tarvetta kas vukauden aikana (Lampinen 1983). Koealoilta valuneen veden määrää pääs tiin seuraamaan keskimäärin toukokuun alussa, jolloin altaiden valuntaputket avat tiin. Keväällä lumen sulamisesta johtuvan runsaan veden aikana, jolloin kasvuston ve den tarve oli vielä vähäinen, valuminen oli runsasta (kuva 7). Valuminen jatkui runsaa na vielä kesäkuussa johtuen osaksi lannoi tukseen liittyvästä kastelusta. Viimeistään heinäkuun puolivälissä kasvusto oli jo niin tiheää, että se pystyi käyttämään kaiken koe aloille tulleen veden. Valuminen alkoi uudel leen vasta marraskuussa, lukuunottamatta Lavinne hitrient Vuosi — Year 1980 1978 1979 1981 1982 J g/m 2 -a •• /[g „ 0,9 + 0,2 0,1 ± 0,0 0,4 + 0,1 0,2 + 0,1 0,1 + 0,0 5.0 ± 0,4 0,9 + 0,1 3,2 + 0,2 2.1 + 0,1 0,6 + 0,0 7,2 + 0,5 1.2 + 0,1 5.1 + 0,4 3.2 + 0,3 0,6 + 0,0 5,7 + 0.3 0,9 + 0,1 3,4 + 0,1 1,9 + 0,2 0,5 + 0,0 3.3 + 0,3 0,6 + 0,1 3,0 ± 0,1 1.4 + 0,1 0,4 + 0,0 ,u mg/m 2 /In •• I 1,8 + 0,8 8,6 + 2,7 7,4 ± 2,0 2,6 + 0,2 52,9+ 1,5 46,9 ± 0,8 6,5 + 0,3 5,5 + 0,4 59,1 + 4,6 39,4 + 6,7 7,3 ± 0,5 3,6 + 0,5 51,2+ 8,7 39,2 ± 7,0 5,3 ± 0,4 1,7 + 0,1 30,4 + 3,8 21,7 + 2,7 3,6 ± 0.2 22 Kuva 22. Veden kulutus (1) tuotettua kuiva-ainekiloa kohti vuosina 1979 —1982. Fig. 22. Consumption of water per kilogram dry matter produced during 1979-1982. kolmatta vuotta, jolloin maa jäätyi pian kas vukauden päätyttyä. Vettä valui keskimäärin joulukuun loppuun eli maan jäätymiseen as ti, jolloin altaiden valuntaputket suljettiin. Pajukasvuston veden käyttö (evaporaa tio + transpiraatio) tuotettua biomassakiloa kohti laskettiin kasvukauden aikana koealoil le tulleen ja niiltä valuneen veden määrän se kä biomassatuotoksen perusteella. Veden käyttö tuotettua biomassayksikköä kohti oli runsasta kun biomassatuotos oli pieni, mutta vähentyi kun biomassatuotos lisääntyi (kuva 22). Paju käytti vettä keskimäärin 350 1, kun biomassatuotos oli vähintäin i kg/m 2 (tau lukko 8). Pajujen käyttämän veden ja maasta haihtuneen veden osuutta ei tässä tutkimuk Taulukko 8. Pajun veden käyttö litroina tuotettua biomassayksikköä kohti. Sulkeissa lysimetrikoealo jen keskimääräinen biomassan tuotos (kg/m 2 ). Table 8. Consumption of water (in litres) per unit biomass produced by willow. Mean biomass production (kg/m 2 ) obtained in the lysimeter experiment is given in parentheses. sessa voitu erottaa. Ilmeistä kuitenkin on, et tä tiheässä pajukasvustossa ei maan pinnalta haihtuneen veden määrä ole suuri. Kastelua lisäämällä biomassatuotosta olisi mahdolli sesti voitu kohottaa. Vertailuna esitetyille tu loksille mainittakoon, että kasvihuoneolo suhteissa koripajun veden käyttö tuotettua biomassayksikköä kohti oli pienillä biomas satuotoksilla runsasta mutta vähentyi käyrä viivaisesti kokonaistuotoksen lisääntyessä ja muuttui verraten vakiotasolle (300—350 l/kg) kuiva-ainetuotoksen ollessa 0.8—1.6 kg/m 2 (Kaunisto 1983). Evaporaation osuus veden kokonaiskulutuksesta oli tällöin 15— 20%. 6. TULOSTEN TARKASTELU 61. Vuotuinen biomassatuotos Lyhytkiertopuun biomassatuotoksen mää rittämiseen ei ole vielä vakiintunut mitään tiettyä menetelmää. Heinonen ja Ferm (1983) ovat tutkineet biomassan määritykseen liitty viä virhelähteitä ja sitä kautta pyrkineet löy tämään yksinkertaisen menetelmän biomas san mittaamiseksi. Mikäli pajua kasvatetaan yhden vuoden kiertoaikaa käyttäen, voidaan varsibiomassa luotettavimmin määrittää bio massan korjuun yhteydessä. Pihlströmin (1982) mukaan varsien pituuden ja eri puun osien kuivamassan väliseen riippuvuuteen perustuva regressioyhtälö kuvaa vesipajun lehti-, kuori-, puu- ja kokonaisbiomassaa, mikäli vesat eivät ole haaraisia. Olennaisesti edellisestä ei poikkea regressioyhtälö, joka perustuu vesojen pituuteen, tyviläpimittaan ja kuivamassaan edellyttäen, etteivät kysees sä ole haaroittuneet vesat (Pihlström 1982). Toisaalta Olssonin ja Flower-Elliksen (1980) mukaan pelkkä varren tyviläpimitan ja kui vamassan väliseen riippuvuuteen perustuva regressioyhtälö kuvaa parhaiten varren kui vamassaa. Cannel ja Smith (1980) esittävät, että lyhytkiertoviljelykokeissa voidaan mää rittää biomassa, kun tiedetään puuston ikä ja Vuosi — Year Veden kulutus l/kg biomassa Water consumption l/kg biomass Käsittely — Treatment I II 1979 1980 1981 1982 365 347 331 443 (1,1) (1.4) (1,0) (0,7) 526 (0,8) 492 (0,9) 311 (1,0) 370 (0,7) 23 tiheys. Kuitenkin edellä esitetty menetelmä ei sovellu yhden vuoden kiertoajalla kasvatet taville energiametsäviljelmille (Pihlström 1982). Tässä tutkimuksessa lehti- ja varsibiomas san määritys perustui vuosittain kasvinäyt teiden oton yhteydessä, elokuun lopussa, määritettyyn varsien pituuden ja varsien/leh tien kuivamassan väliseen riippuvuuteen. Käytettyjen regressioyhtälöiden selitysaste oli lähes poikkeuksetta yli 90 %. Yhtälöiden seli tysasteet olivat korkeammat varsille kuin lehdille. Vesipajun kasvu voi Suomen oloissa jatkua jopa lokakuulle asti (Pohjonen ym. 1980, Pihlström 1982). Tästä syystä varsibio massaa laskettaessa, elokuun lopussa määri tettyihin regressioyhtälöihin sijoitettiin pi tuuksiksi syyskuun lopussa mitattujen veso jen pituudet. Lehtibiomassan ei sen sijaan enää oletettu muuttuvan syyskuussa. Kokeen perustamisvuonna pistokkaat istu tettiin vasta kesäkuun puolivälissä, mikä oli noin kuukautta myöhemmin kuin tavallisesti. Osaksi tästä johtui, että biomassatuotos jäi ensimmäisenä vuonna pieneksi. Osaksi lienee myös syynä se, että vaikka kasvualustana käytetty turve oli ravinteiden pidättymisen kannalta sopiva kasvualusta, se ei ollut pis tokkaiden juurtumisen ja alkukehityksen kannalta hyvä (Rossi 1979 a ja b). Kasvu alustan pH oli koko tutkimusjakson ajan 5— 6 eli pajun kasvatuksen kannalta optimaali nen (Ericsson ja Lindsjö 1981). Maan kos teuspitoisuus laski kolmantena ja viidentenä vuonna heinäkuussa selvästi alle 70 %:iin ja pajut kärsivät veden puutteesta. Tämä ilmeni alalehtien kellastumisena ja varisemisena. Todennäköistä on, että tämä heikensi myös biomassan tuotosta. Biomassatuotos oli vuosina 1979—1982 käsittelyssä I keskimäärin 1,1 kg/m 2 ja käsit telyssä II 0,9 kg/m 2 . Lehtien osuus biomas sasta oli keskimäärin 30 %. Heino ja Pohjo nen (1981) ovat arvioineet, että hyvissä olo suhteissa, riittävän tiheästi vesoneen kasvus ton varsien vuotuinen kuiva-aine- tuotos olisi 10—20 tn/ha (1 —2 kg/m 2). Istutustiheys vaikuttaa pajukasvuston biomassatuotokseen ensimmäisenä vuonna (Pohjonen 1974). Poh jois-Irlannissa vesipajun vuotuiseksi tuotok seksi on saatu keskimäärin 11,4 tn/ha kun istutustiheys oli 0,35 X 0,7 m, 12,4 tn/ha kun istutustiheys oli 0,7X0,7 m ja 11,6 tn/ha kun istutustiheys oli IKI m (Stott ym. 1982). Kiertoajan pituus (1 —3 v) ei vaikutta nut vuotuiseen biomassatuotokseen kun istu tustiheys oli 0,35 X 0,7 m. Suuremmilla istu tustiheyksillä vuotuinen biomassan tuotos sen sijaan lisääntyi kiertoajan pidentyessä. Koska pajuviljelmien perustamis- ja hoito kustannukset ovat suuret, on luontaisesti syntyneiden pajukoiden hyödyntämiseen kiin nitetty huomiota, vaikkei niillä mahdollisesti saavutettaisikaan yhtä suuria biomassatuo toksia kuin viljelmillä. Luontaisesti synty neessä pajukossa varsien kasvu oli voimak kaimmillaan 15 vuoden iässä, jolloin se oli n. 0,7 kg/m 2 /v (Issakainen 1982). Toisena ja kolmantena vuonna pajut sai vat käsittelyssä II (lannoite annettiin kiin teänä) vähemmän lannoitetta kuin käsittelys sä I (lannoite annettiin liuoksena). Tästä seu rasi, että maan fosforin-, kaliumin- ja liukoisen typen pitoisuus samoin kuin pajun biomas san tuotos oli käsittelyssä II pienempi kuin käsittelyssä I. Ilmeistä on, että tässä tutki muksessa ei ollut merkitystä sillä annettiinko lannoite kiinteänä vai liuoksena, koska kiin teän lannoituksen saaneita koealoja kasteltiin vastaavalla vesimäärällä kuin liuoslannoituk sen saaneita koealoja. Ilmeistä lisäksi on, että käsittelyssä II pajut eivät saaneet riittävästi ravinteita, sillä neljäntenä vuonna, jolloin lannoitemäärää selvästi lisättiin suureni myös biomassan tuotos. Viidentenä vuonna, jolloin lannoitemäärää molemmissa käsittelyissä puolestaan pienennettiin, pieneni myös bio massan tuotos. Mahdollista lisäksi on, että kantojen biomassan tuotoskyky alkaa iän myötä heiketä, mikä ilmeni ensimmäisten vuosien suurempana biomassan tuotoksena käsittelyssä I jo neljäntenä vuonna. Kantojen kuolleisuus oli koko tutkimusjakson ajan suurempi käsittelyssä I kuin 11. Neljäntenä ja viidentenä vuonna, jolloin lannoitemäärät olivat molemmissa käsittelyissä samat, ei ero ja biomassatuotoksessa eri käsittelyjen välillä enää ollut. 62. Pajuekosysteemin vuotuinen ravinnetase Energiametsäviljelyssä kasvatetaan lyhyel lä kiertoajalla nopeakasvuisia lehtipuita, joi den ravinnetarve on suuri. Biomassan kor juun yhteydessä kasvupaikalta poistuu ravin teita, jotka on korvattava. Pajun ravinnetar peen selvittämiseksi tutkittiin ravinteiden kiertoa pajuekosysteemin eri osissa (taulukko 9). Biomassaan sitoutuneiden ravinteiden 24 Taulukko 9. Ravinteiden kierto pajuekosysteemissä tutkimusjakson aikana. Tulokset on esitetty vuosien 1979—1982 keskiarvona. "Karike: keskiarvo vuosilta 1979, 1981 ja 1982. Table 9. Cycling of nutrients in the willow ecosystem during the course of the study. Mean values for 1979-82. * Litter: mean for 1979, 1981 and 1982. määrän tulisi luonnollisesti olla yhtä suuri kuin karikkeessa maahan palautuneiden, leh tien pinnalta huuhtoutuneiden sekä biomas san korjuussa kasvupaikalta poistuneiden ra vinteiden määrä yhteensä. Vaikka koe oli suunniteltu lysimetriperiaatteen mukaisesti, ei se kuitenkaan ollut täysin suljettu systee mi, sillä esimerkiksi biomassatuotokseen ja karikkeiden määrän laskemiseen liittyi virhe lähteitä (ks. luku 22). Niinikään biomassan korjuussa poistuneiden ravinteiden laskemi sessa käytettiin marras-joulukuussa määritet tyjä varsien ravinnepitoisuuksia. Ilmeistä kuitenkin on, että erityisesti kaliumia oli huuhtoutunut syksyn aikana lehtien ja var sien pinnalta, mitä ei tässä tutkimuksessa kuitenkaan otettu huomioon. Mahdollista li säksi on, että osa varsien ravinteista oli siir tynyt juuriin. Typpeä, fosforia ja kaliumia annettiin lan noitteena keskimäärin suhteessa 100:20:84. Yhden kuiva-ainekilon tuottamiseen paju käytti enemmän kaliumia kuin typpeä (tau lukko 10). Vertailuna voidaan esittää, että ravinnesuhteiltaan likimain optimaalisissa olosuhteissa kasvukammiossa kasvatettu ve sipaju sisälsi kokeen lopussa, noin kahdeksan viikon ikäisenä, typpeä, fosforia ja kaliumia suhteessa 100:14:72 (Ericsson 1981 b). On kuitenkin muistettava, että kyse oli nuorista kasveista, joiden maanpäälliset suhteet olivat vielä käytännön pajuviljelmiin verrattuna poikkeavat. Ericssonin (1981 b) mukaan paju pystyi ottamaan ravinteita tehokkaasti ja täs tä syystä soveltuisi lyhytkiertoviljelyyn hyvin. Paju käytti vuosittain tuotettua biomassa kiloa kohti kaliumia yli kaksi ja fosforia lä hes kaksi kertaa niin paljon kuin koivulle ja lepälle on aiemmin esitetty (taulukot 10 ja 11). Typpeä paju käytti vähemmän kuin lep pä, mutta enemmän kuin koivu. Myös Viro (1955) oli todennut pajun lehtien korkean ka liumpitoisuuden muihin lehtipuihin verrattu na. Vastaavasti laboratorio-olosuhteissa on havaittu pajun suurempi kaliumin tarve koi vuun ja leppään verrattuna (Ingestad 1979, 1980, Ericsson 1981 a ja b). Osa ravinteista poistui kasvualustasta huuhtoutumalla. Koealoilta valuneen veden samoin kuin niiltä huuhtoutuneiden ravintei den määrä jäi pieneksi. Pelkästään sadeveden mukana kasvit saivat kalsiumia, magnesiu mia ja sinkkiä lukuunottamatta enemmän ravinteita kuin niitä maasta huuhtoutui. Vi ron (1953) mukaan Suomessa sadeveden mukana tulevat ravinteet korvasivat n. 46 % huuhtoutuneesta kaliumista, n. 56 % fosfo rista ja n. 83 % kalsiumista. Ravinnetaseen osa Component of nutrient balance Cu Zn Mn Ca Mg Maanpäälliseen biomassaan sitoutu- :uneet — Bound in the aboveground biomass Ekosysteemiin tulleet Input to the ecosystem Lannoitus — Fertilization Kastelu — Irrigation Sadevesi — Precipitation 13,8 19,5 0,2 0,6 2.1 4.2 0,02 0.03 g/m 2 14,9 17,4 0,1 0,2 5,2 0,0 0,5 0,3 1.7 0,5 0,1 0.1 7.5 17 1.8 7.6 m g/m 2 67,9 22 13,4 14,4 99,0 90 0,7 4,6 11,5 24 20,3 4,2 17,7 0,8 0,7 26,4 49,8 95,3 Maahan palautuneet Input into the soil Karike — Litter* Lehtien pinnalta huuhtoutuneet Leaching from foliage 3,9 0,6 -0,1 +0,01 4,6 +0,5 2,4 +0,1 0,7 +0,04 1,5 -0,7 17,2 -3,6 56,3 +0,8 4,4 3,8 0,6 5,1 2,5 0,7 0,8 13,6 57,1 Ekosysteemistä poistuneet .osses from the ecosystem Maasta huuhtotuneet Leaching from soil Biomassan korjuussa poistuneet Biomass harvesting 0,1 5,3 0,002 0,9 0,1 3,7 0,4 2,2 0,2 0,5 0,6 3,4 53,5 48,4 0,2 36,8 5 5,4 0,9 3,8 2,6 0,7 4,0 101,9 37,0 25 Taulukko 10. Pajun ravinteiden käyttö (x ± s-) tuotet tua biomassayksikköä kohti. Table 10. Consumption of nutrients (x + s-J per unit biomass produced by willow. Pajuviljelmän lannoitustarpeen arvioimi sessa on lähtökohtana se, että korvataan bio massan korjuussa poistuvat ravinteet. Kui tenkin on muistettava, että mikään viljelmä ei kykene käyttämään kaikkia saamiaan ra vinteita. Huuhtoutumisen lisäksi osa ravin teista voi muuttua maassa kasveille käyttö kelvottomaan muotoon ja osa typestä haih tua jo lannoituksen yhteydessä ammoniakki na. Puusto ottaa lannoitetypestä taimikoissa yleensä vajaat 10 % ja varttuneimmassakin puustossa vain 20—25 % (Paavilainen 1979). Lisäksi on muistettava, että vaikka osa kas veihin sitoutuneista ravinteista palautuu leh tikarikkeessa maahan, ne eivät kuitenkaan välttämättä tule heti kasvien käyttöön (esim. Edmonds 1980). Pajun lehtikarikkeesta hajo si 11 kk aikana keskimäärin noin neljännes ja 18 kk aikana noin puolet. Taulukko 11. Eri puulajien ravinteiden käyttö tuotet tua biomassayksikköä kohti. Table 11. Nutrient consumption per unit biomass produced by different tree species. Pajun ravinteiden käytön selvittämistä koskevat tutkimukset tulisi jatkossa ulottaa koskemaan eri lannoitemäärien ja levitysker tojen vaikutusta eri pajulajeihin. Typpeä lu kuunottamatta pajuviljelmä voisi saada tar vitsemansa ravinteet energiapuun polton yh teydessä syntyvän puun tuhkan mukana. Tuhka on suositeltava lannoite, koska siinä on kasvin tarvitsemia ravinteita optimaalisis sa suhteissa. Niinikään tuhkan maan pH:ta kohottava vaikutus on pajun kasvatuksen kannalta eduksi. 7. YHTEENVETO Tutkimuksessa seurattiin biomassan tuo tosta, ravinteiden (N, P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, Mn, B) kiertokulkua vesipajuekosysteemissä (Salix 'Aquatica Gigantea') sekä pajun veden käyttöä viiden vuoden aikana. Biomassan ja siihen sitoutuneiden ravinteiden osalta tar kastelu rajoitettiin kasvuston maanpäällisiin osiin. Suonenjoen tutkimusasemalle perustettiin kesäkuussa 1978 kahdeksan 5,8 X 5,8 m suu ruista koealaa, joista neljä muodosti lysimet rin. Kasvualustana oli n. 0,3 m paksuinen kalkittu rahkaturvekerros, johon pajun pis tokkaat istutettiin 0,5 m välein. Biomassa korjattiin vuosittain. Lähtökohtana oli, että ravinteita lisättäi siin kasvualustaan niin paljon, että ne var masti riittäisivät tulevan kasvukauden tarpei siin, käyttämättä kuitenkaan yliannostusta. Käsittelyjä oli kaksi. Käsittelyssä I lannoite annettiin kertalevityksenä, kiinteänä. Pajut saivat vuosina 1979—82 lannoituksessa ra vinteita vuosittain keskimäärin seuraavasti: N 19,5, K 17,4, P 4,2, Mg 0,5 g/m 2 sekä Mn 90, B 24, Zn 22 ja Cu 17 mg/m 2 . Käsittelyssä II lannoite annettiin neljänä levityskertana: kolmena ensimmäisenä vuonna liuoksena, myöhemmin kiinteänä: Lannoitemäärä oli käsittelyssä II kolmena ensimmäisenä vuon na pienempi kuin käsittelyssä I. Lavinne — Nutrient J g/kg 12,4 + 0.4 1,9 + 0,0 13,6 + 0,8 4,8 + 0,2 1,5 + 0,1 " ;a " 4g " :u mg/kg 7 + 1 62 + 4 91+6 11+0 An 1 >uulaji — Tree species P K Ca gAg Ainu s incana, OMT 35 v. — a & Saarsalmi) cäsikirjoitus manuscript 16,6 1,1 5,5 5,9 Alnus incana, OMaT 35 v. — a 'Mälkönen & Saarsalmi) käsikirjoitus manuscript 18,4 1,1 5,2 6,1 Betula spp. 'Mälkönen 1977) 9,3 0,8 4,0 4,8 Pinus sylvestris 28—47 v. — a 'Mälkönen 1974) 4,4 0,5 2,4 1,8 Puut keskimäärin Trees on the average jEhwatd 1957) 4—7 0,3—0,6 1—5 3—9 26 Sade- ja kasteluvedessä maahan tulleiden ravinnemäärien selvittämiseksi kokeelle ase tettiin sademittareita. Lysimetrien avulla mi tattiin maasta huuhtoutuneiden ravinteiden määrää. Karikkeissa maahan palautuneiden ravinteiden määrää selvitettiin karikelaati koiden avulla. Karikkeiden hajoamisnopeu den selvittämiseksi kokeelle asetettiin pajun lehtikariketta sisältäviä pusseja, joiden pai non vähenemistä seurattiin. Kasvualustan ravinne- ja kosteuspitoisuus sekä pH määri tettiin kasvukausittain 3—6 kertaa. Lisäksi seurattiin kasvualustan lämpötilan muuttu mista 15 cm syvyydessä vuosittain. Biomassa määritettiin vuosittain ja määritys perustui lehtien ja varsien kuivamassan ja varsien pi tuuden väliseen riippuvuuteen. Biomassan määrityksen yhteydessä otettiin lehti- ja varsinäytteet ravinneanalyysejä var ten. Pajun sisäisen ravinnekierron selvittämi seksi otettiin varsinäytteet ravinneanalyysejä varten myös lehtien varistua. Tulokset on esitetty yksinkertaisuuden vuoksi ainoastaan käsittelyn I osalta, mikäli eri käsittelyjen välillä ei ilmennyt oleellisia eroja tai käsittelyn II tulosten esittämisellä ei muutoin ollut oleellista merkitystä. Biomassan tuotos oli vuosina 1979—1982 käsittelyssä I keskimäärin 1,1 kg/m 2 ja käsit telyssä II 0,9 kg/m 2 . Lehtien osuus biomas sasta oli keskimäärin 30 %. Paju käytti tuotettua biomassakiloa kohti ravinteita vuosittain keskimäärin seuraavasti: K 13,6, N 12,4, Ca 4,8, P 1,9, Mg 1,5 g sekä Mn 91, Zn 62, B 11 ja Cu 7 mg. Merkittävää oli, että yhden biomassakilon tuottamiseen paju käytti keskimäärin enemmän kaliumia kuin typpeä. Pajubiomassaan sitoutuneesta kuparista ja sinkistä palautui vuosittain ka rikkeessa maahan keskimäärin lähes 30 %, typestä, fosforista ja kaliumista noin 35 %, kalsiumista, magnesiumista ja boorista 40— 50 % sekä mangaanista runsaat 60 %. Bio massan korjuussa poistui kasvupaikalta ra vinteita keskimäärin seuraavasti: N 5,3, K 3,7, Ca 2,2, P 0,9, Mg 0,5 g/m 2 sekä Zn 48, Mn 37, B 6 ja Cu 3 mg/m2 . Lannoitukseen verrattuna sade- ja kaste luvedessä maahan tulleiden ravinteiden mää rä oli pieni. Sadevedessä tuli maahan ravin teita vuosittain keskimäärin seuraavasti: N 0,6, Ca 0,3, K 0,2, Mg 0,1, P 0,03 g/m2 sekä Zn 14, Cu BjaMn 5 mg/m 2 . Huuhtoutumal la maasta poistuneiden ravinteiden määrällä ei ollut pajun kannalta mainittavaa merkitys tä. Pelkästään sadeveden mukana kasvit sai vat kalsiumia, magnesiumia ja sinkkiä lu kuunottamatta enemmän ravinteita kuin niis tä maasta huuhtoutui. Pajukasvuston veden käyttö tuotettua bio massakiloa kohti laskettiin kasvukauden ai kana koealoille tulleen ja niiltä valuneen ve den määrän sekä biomassatuotoksen perus teella. Veden valuminen oli runsainta kevääl lä ja myöhään syksyllä. Viimeistään heinä kuun puolivälissä kasvusto oli jo niin tiheää, että se pystyi käyttämään kaiken koealoille tulleen veden. Tuotettua biomassakiloa kohti paju käytti vettä keskimäärin 350 1 kuin bio massatuotos oli vähintään 1 kg/m 2 . Run saammalla kastelulla biomassatuotosta olisi mahdollisesti voitu lisätä. KIRJALLISUUS Ahti, E. 1983. Fertilizer-induced leaching of phos phorus and potassium from peatland drained for forestry. Seloste: Lannoituksen vaikutus fosforin ja kaliumin huuhtoutumiseen ojitetuilta soilta. Commun. Inst. For. Fenn. Ill: I—2o. Baker, J.B. & Blackmon, B.G. 1977. Biomass and nutrient accumulation in a cottonwood plantation — the first growing season. Soil Sci. Soc. Am. J., Vol. 41: 632—636. Cajander, A.K. 1917. Metsänhoidon perusteet 11. 652 s. Porvoo. Cannel, M.G.R. & Smith, R.J. 1980. Yields of mini rotation closely spaced hardwoods in temperate regions: Review and appraisal. For. Sci. 26(3): 415—428. Derome, J.R.M. 1980. Urea hydrolysis and ammonia volatilization from the humus layer. Laboratory study. Seloste: Urean hydrolysoituminen ja ammo niakin haihtuminen humuskerroksesta. Laboratorio tutkimus. Commun. Inst. For. Fenn. 86(7): 1—36. Edmonds, R.L. 1980. Litter decomposition and nutrient release in Douglas-fir red alder, western hemlock and Pacific silver fir in western Washington. Can. J. For. Res. 10: 327—337. Ehwald, E. 1957. Über den Nährstoffkreislauf des Waldes. Deutsche Akad. Landwirtschaftswissen schaften, Berlin. Sitz. ber 6(1). Elowson, S. 1981. Produktionsoptimering pä sphag nummyr I Försökuppläggning och nigra prelimi närä resultat. Sveriges Lantbruksuniversitet. Projekt 27 energiskogsodling, Teknisk Rapport 21: 1980: 1 — 26. Ericsson, T. 1981 a. Effects of varied nitrogen stress on growth and nutrition in three Salix clones. Physio logia Plantarum 51: 423 —429. — 1981b. Growth and nutrition of three Salix clones in low conductivity solutions, Physiologia Planta rum 52: 239—244. ' — & Lindsjö, I. 1981. Tillväxtens pH-beroende hos nägra energiskogsarter, Sveriges Lantbruks universitet. Projekt energiskogsodling. Teknisk Rapport 11. 1981: I—7. Gruner, A. 1947. Der Korbweidenbau, Anbau und Verwertung. 48 s. Berlin-Charlottenburg. Halonen, 0., Tulkki, H. & Derome, J. 1983. Nutrient analysis methods. Metsäntutkimuslaitoksen tiedon antoja 121: I—2B. Flansen, E.A. & Baker, J.B. 1979. Biomass and nutrient removal in short rotation intensively cultured plantations. In Proc. Symposium on Impact of Intesive Harvesting on Forest Nutrient Cycling. State University of New York, Syracuse. N.Y. ss. 130—151. Heino, E. & Pohjonen, V. 1981. Pajunviljelyopas. Julkaisija Suomen 4H-liitto. 16 s. Heinonen, J. & Ferm, A. 1983. Aboveground woody biomass sampling and estimation in dense birch coppice stands. In "Problems in forest biomass mensuration, and growth and yield studies". 1.U.F.R.0. 54.01.00 meeting in Orleans (France) on October 3.—7.1983. 8 s. Hytönen, J. 1983. Istutustiheyden ja lannoituksen vaikutus vesipajun (Salix cv. aquatica) kuiva ainetuotokseen ja kasvuston kehitykseen. Metsän tutkimuslaitoksen tiedonantoja 70: 67—77. Ingestad, T. & Lund, A.B. 1979. Nitrogen stress in birch seedlings. I. Growth technique and growth. Physiol. Plant. 45: 137—148. — 1979. Nitrogen stress in birch seedlings. 11. N, K, P, Ca and Mg nutrition. Physiol. Plant. 45: 149 —157. — 1980. Growth, nutrition and nitrogen fixation in grey alder at varied rate of nitrogen addition. Physiol. Plant. 45: 373—380. Issakainen, J. 1982. Vesakkobiomassan tuotoksesta Pohjois-Suomessa. Summary: Biomass production in young deciduous thickets in North Finland. In: Wood as a raw material for energy production. Symposium papers. Folia For. 500: 1—37. Järvinen, O. & Haapala, K. 1980. Sadeveden laatu Suomessa 1971—1977. Summary: The quality of wet and dry deposition in Finland according to observations made from 1971 to 1977. 102 s. Kaunisto, S. 1983. Koripajun (Salix viminalis) biomassa tuotos sekä ravinteiden ja veden käyttö eri tavoin lannoitetuilla turpeilla kasvihuoneessa. Summary: Biomass production of Salix viminalis and its nutrient and water consumption on different fertilized peats in greenhouse. Folia For. 551: 1 — 34. Karsisto, K. 1970. Lannoituksessa annettujen ravin teiden huuhtoutumisesta turvemailta. Suom 3—4: 60—65. — & Ravela, H. 1971. Metsäojituksen ja lannoituksen vaikutus vesiin. Teollisuuden metsäviesti 2: 9—ll. Karsisto, M., Weber, A. & Skujins, J. 1983. Willow, Salix sp. cv. aquatica, as an energy tree in southern Finland. I. Biomass production following NPK and wood ash fertilization. Käsikirjoitus Metsäntutki muslaitoksen suontutkimusosastolla. Manuscript in the department of Peatland Forestry of the Finnish Forest Research Institute. Kimmins, J.P. 1977. Evaluation of the consequences for future tree productivity of the loss of nutrients in whole tree harvesting. Forest Ecol. Manage. 1: 169-183. Kurki. M. 1977. Suomen peltojen viljavuuden kehityk sestä. Moniste. 41 s. Viljavuuspalvelu Oy. Lakanen. E. & Erviö, R. 1971. A comparsion of eight extractants for the determination of plant available micronutrients in soils. Acta Agr. Fenn. 128: 223 — 232. Lampinen, R. 1983. Viljakasvien veden tarve. Käytän nön Maamies 6: 18—19. Larcher, W. 1975. Physiological plant ecology. Trans lated by M.A. Biderman-Thorson. 252 s. Berlin. Löyttyniemi. K. & Rousi, M. 1979. Lehtipuutaimistojen hyönteistuhoista. Folia For. 384: 1 —12.. Makkonen, O. 1975. Puiden lyhytkiertoviljelyn varhais historiaa. Summary: Early history of short-rotation forestry. Silva Fenn. 9(3): 233—240. Mälkönen. E. 1974. Annual primary production and nutrient cycle in some Scot pine stands. Seloste: Vuotuinen primäärituotos ja ravinteiden kierto kulku männikössä. Commun. Inst. For. Fenn. 84(5): I—B7. — 1977. Annual primary production and nutrient cycle in a birch stand. Seloste: Vuotuinen primäärituotos ja ravinteiden kiertokulku eräässä koivikossa. Commun. Inst. For. Fenn. 91(5): 1—35. — & Saarsalmi, A. Lepikon biomassan tuotos ja ravinnetarve. Käskirjoitus Metsäntutkimuslaitoksen maantutkimusosastolla. Manuscript in the depart ment of Soil Science of the Finnish Forest Research Institute. Nordberg, S. 1930. Pajun viljelys. Maa- ja metsä IV, Metsätalous 2, s, 526 —539. Porvoo. Näsi, M. & Pohjonen, V. 1981. Green fodder from energy forest farming. Maataloustiet. aikakauskirja 53: 161 — 167. Olsson, L. & Flower-Ellis, J.G.K. 1980. Structure and some dimensional relations of six clones of Salix and one clone of Popuhis (trichocarpa X deltoides) from a clonal trial at Studsvik, Sweden. Teknisk Rapport N:o 7. Paavilainen, E. 1979. Metsänlannoitusopas. Helsinki. 112 s. Pihlström, K. 1982. Tvä videbeständs utveckling i Suonenjoki växtperioden 1981. Laudatur av handling för allmän forst-examen maj 1982. 79 s. Pohjonen, V. 1974. Istutustiheyden vaikutus eräiden lyhytkiertoviljelyn puulajien ensimmäisen vuoden satoon ja pituuskasvuun. Summary: Effect of spacing on the first year yield and height increment in some species undergoing short rotation culture. Silva Fenn. 8(2): 115 — 127. — 1980 a. Energiametsät ja energiaviljely. Tutkimus ja tekniikka 2—3: 28—32. — 1980b. Energiapajujen viljelystä vanhoilla turve tuotantoalueilla. Suo 31(1): 7—9. — , Kauppi, P., Pelkonen, P. & Siren, G. 1980. Biotic solar energy La biomasse. Le bois et les economies d'energie. 80: 7—15. Päivänen, J. 1974. Nutrient removal from Scots pine canopy on drained peatland by rain. Acta For. Fenn. 139: I—l 9. Relander, E. 1950. Alkukokemuksia kori- ja vanne pajun viljelystä maassamme. Koetoim. ja Käyt. 7(11): 3—4." 28 1952. Jalopajukokeista saatuja tuloksia Suomessa. Koetoim. ja Käyt. 9(6): 4. Remezov, N.P., Bykova, L.N. & Smirnova, K.M. 1955. Biologicheskii krugovorot azota i zolnykh elementov v resnykh nasazhdeniyakh. Trudy inst. lesa 24: 167—194. Rossi, P. 1979 a. Paju- ja poppelipistokkaiden juurtu minen. Tuloksia vuoden 1976 juurruttamiskokeista. Metsänviljelyn koeaseman tiedonantoja 26: 1 —10. — 1979 b. Paju-ja poppelipistokkaiden juurruttaminen taimitarhalla. Kirjallisuuteen ja havaintoihin perus tuvat ohjeet. Metsänviljelyn koeaseman tiedon antoja 27: I—lo. Schmidt, H. 1935. Zucht und Anbau von Korbweiden. 50 s. Berlin. Sippola, J. & Tares, T. 1978. The soluble content of mineral elements in cultivated Finnish soils. Acta Agriculturea Scand. Suppl. 20: 11—25. Siren, G. 1982. Silviculture for energy. Unasylva 34(138): 22—28. Siren, G. & Sivertsson, E. 1976. Vegetativ förmering av norrländska salixarter. Rapp. Uppsats. nr. 80: 1— 29. Inst. Skogsföryngr. Skogshögsk. Stott, K.G., Parfitt, R.1., McElroy, G. & Abernethy, W. 1982. Productivity of coppice willow in biomass trials in UK. Paper presented at: Second EC Energy from Biomass Conference Berlin 20.—23.9. 7 s. Tapio, E. 1965. Pajun viljely ja sen mahdollisuudet Suomessa 1. Konekirjoite Helsingin yliopiston kasvinviljelytieteen laitoksella. 33 s. Teivainen, T. 1979. Eräiden viljeltyjen pajujen kel paavuus peltomyyrälle (Microstus agrestis L) ruo kintakokeiden mukaan. Folia For. 415: I—7. Westman, C-J. & Hänninen, P. 1977. Kemiallinen maa analyysi paljasjuuristen taimien tuotannossa — ennakkotiedonanto. Metsänviljelyn koeaseman tie donantoja 22: 1 —16. Viro, P.J. 1953. Loss of nutrients and the natural nutrient balance of the soil in Finland. Selostus: Ravinteiden huuhtoutuminen ja maan luontainen ravinnetase Suomessa. Commun. Inst. For. Fenn. 42(1): 1—45. — 1955. Investigations on forest litter. Metsäkarike tutkimuksia. Selostus: Metsäkariketutkimuksia. Commun. Inst. For. Fenn. 45(6): 1—65. Total of 61 references SUMMARY Biomass production and nutrient and water consumption in Salix 'Aquatica Gigantea' plantation The biomass production, the cycling of nutrients (N, P, K, Ca. Mg, Cu, Zn, Mn, B) and the consumption of water were studied in a water willow (Salix 'Aquatica Gigantea') ecosystem over a period of five years. The part of the study concerned with biomass production and the amounts of nutrients bound in the biomass was restricted to the above-ground parts of the willow stands. Eight sample plots, each 5,8 X 5,8 m in size, were established at the Suonenjoki Research Station in summer 1978. Four of the sample plots were so-called lysimeters (Fig. 1). The substrate on the sample plots was a layer of limed Sphagnum peat, about 0.3 m thick. The willow cuttings were planted on the plots with a spacing of 0,5 m. The biomass was harvested each year in November/December. Stumps about 5 cm high were left during harvesting. One of the aims of the experiment was to add nutrients to the substrate in amounts sufficient to satisfy the nutrient requirements of the stand during the growing season, without, however, giving an excess of nutrients. There were two fertilizer treatments. In treatment I the fertilizer was given in solid form in a single dose. The mean amount of nutrients given annually in fertilization during the period 1979—82 were as follows: N 19,5, K 17,4, P 4,2, Mg 0,5 g/m 2 Mn 90, B 24, Zn 22 and Cv 17 mg/m 2 . The fertilizer in treatment II was given on four separate occasions during each growing season: during the first three years as an aqueous solution, and in the last two years in solid form. The amount of fertilizer given in treatment II was initially smaller, but later on the same as in treatment I. Rainfall-collecting equipment was set up on the plots in order to be able to determine the amounts of nutrients reaching the sample plots through rainfall and irrigation (Fig. 2). The amount of nutrients leaching from the sample plots was determined using the lysimeters. The amount of nutrients returned to the ground in the litterfall was followed by means of litter traps. The rate of decomposition of the litter was determined using bags containing willow leaf litter which were laid out on the sample plots. The rate of decomposition was determined from the loss in weight as the litter decomposed. The nutrient content and moisture content and pH of the substrate were determined by taking samples 3 to 6 times during the growing season. In addition, variations in the soil temperature at a depth of 15 cm was monitored throughout the growing seasons. The amount of biomass produced each year was determined on the basis of the relationship between the dry weight of the leaves and shoots and the length of the shoots. Leaf and shoot samples were taken in connection with the biomass determinations in order to determine the nutrient content of the biomass. Shoot samples were also taken after the leaves had been shed in order to investigate the internal nutrient cycling in willow. The results for treatment II are not presented in the figures, unless they differed from those for treatment I or there was otherwise no reason to present them. The pH of the substrate remained between 5 and 6 throughout the course of the study. This value is suitable for the growing of willow. The nutrient content of the substrate is presented in Fig. 4. The biomass production of the willow cuttings was rather small 29 during the growing season following planting owing to the fact that the cuttings were planted out rather late. The mean biomass production in treatment I was 1,1 kg/m 2 (including leaves) during 1979—82. The corre sponding figure for treatment 11, which received less fertilizer during the first three years, was 0,9 kg/m" (Fig. 14). The mean proportion of leaves out of the total biomass was 30 %. Willow required the following amounts of nutrients to produce 1 kg of biomass annually: K 13,6, N 12,4, Ca 4,8, P 1,9, Mg 1,5 g and Mn 91, Zn 62, B 11 and Cv 7 mg. It is interesting to note that willow required more potassium than nitrogen for each kilogram of biomass produced. Of the nutrients bound in the biomass almost 30 % of the copper and zinc, about 35 % of the nitrogen, phosphorus and potassium, between 40 to 50 % of the calcium, magnesium and boron, and at least 60 % of the manganese was returned annually to the ground in the litterfall. One quarter of the leaf litter had decomposed during the first eleven months, and about half during the first eighteen months. The mean amounts of nutrients removed from the site in harvesting were as follows: N 5,3, K 3,7, Ca 2,2, P 0,9, Mg 0,5 g/m 2 and Zn 48, Mn 37, B 6 and Cv 3 mg/m 2. The amount of nutrients added to the soil along with the rainfall and irrigation water was small in comparison to the amount given in fertilization. The amounts of nutrients added annually to the soil in the precipitation were as follows (Fig. 9): N 0,6, Ca 0,3, K 0,2, Mg 0,1, P 0,03 g/m 2 and Zn 14, Cu B and Mn 5 mg/m 2 (the boron content of the rainwater was not determined). The amount of nutrients leached from the soil was of no significance from the point of view of willow. Apart from calcium, magnesium and zinc, the plants received more nutrients from the rainfall than was lost in leaching. The amount of water consumed by the willows in producing one kilogram of biomass was calculated from the amount of water added to the sample plots during the growing season, the amount of water lost, and the biomass production. The runoff of water was at its greatest in the spring and in late autumn (Fig. 7). The stand was already so dense by the middle of July, that it was able to utilize all the water which reached the sample plots during the growing season. When the biomass production was at least 1 kg/m 2, the willow plants consumed 350 1 of water to produce 1 kg of biomass (Fig. 22). The biomass production could perhaps have been increased by increasing the amount of irrigation. ODC 176,1 Salix 'Aquatica Gigantea' + 161.1 + 537 + 181.3 ISBN 951-40-0676-3 ISSN 0015-5543 SAARSALMI ' A ' 1984- Vesipajun biomassan tuotos sekä ravinteiden ja veden käyttö. Summary: Biomass production and nutrient and water consumption in Salix 'Aquatica Gigantea' plantation. Folia For. 602: 1—29. The biomass production, the cycling of nutrients (N, P, K, Ca, Mg, Cv, Zn, Mn, B) and the consumption of water were studied in a water willow (Salix 'Aquatica' Gigantea ) ecosystem over a period of five years. The biomass was harvested each year. The mean biomass production was 1,0 kg/m 2. Willow required the following amounts of nutrients to produce 1 kg of biomass annually: K 13,6, N 12,4, Ca 4,8, P 1,9, Mg 1,5 g, and Mn 91, Zn 62, B 11 and Cv 7 mg. Apart from Ca, Mg and Zn, the plants received more nutrients from the rainfall than was lost in leaching. When the biomass production was at least 1 kg/m 2 , the willow plants consumed 350 1 of water to produce 1 kg of biomass. Author's address: The Finnish Forest Research Institute, Dept. of Soil Science Unioninkatu 40 A, SF-00170 Helsinki, Finland. ODC 176,1 Salix 'Aquatica Gigantea' + 161.1 + 537 + 181 3 ISBN 951-40-0676-3 ISSN 0015-5543 SAARSALMI, A. 1984. Vesipajun biomassan tuotos sekä ravinteiden ja veden käyttö. Summary: Biomass production and nutrient and water consumption in Salix 'Aquatica Gigantea' plantation. Folia For. 602: 1—29. The biomass production, the cycling of nutrients (N, P, X, Ca, Mg, Cv, Zn, Mn, B) and the consumption of water were studied in a water willow (Salix 'Aquatica Gigantea ) ecosystem over a period of five years. The biomass was harvested each year. The mean biomass production was 1,0 kg/m 2. Willow required the following amounts of nutrients to produce 1 kg of biomass annually: K 13 6 N124 Ca4B P 1,9, Mg 1,5 g, and Mn 91, Zn 62, B 11 and Cv 7 mg. Apart from Ca.Mg and Zn, the plants received more nutrients from the rainfall than was lost in leaching When the biomass production was at least 1 kg/m 2 , the willow plants consumed 350 1 of water to produce 1 kg of biomass. Author's address: The Finnish Forest Research Institute, Dept. of Soil Science Unioninkatu 40 A, SF-00170 Helsinki, Finland. Folia Forestalia — Communicationes Instituti Forestalls Fenniae Huomautuksia Remarks METSÄNTUTKIMUSLAITOS THE FINNISH FOREST RESEARCH INSTITUTE Tutkimusosastot — Research Departments Maantutkimusosasto Department of Soil Science Suontutkimusosasto Department of Peatland Forestry Metsänhoidon tutkimusosasto Department of Silviculture Metsänjalostuksen tutkimusosasto Department of Forest Genetics Metsänsuojelun tutkimusosasto Department of Forest Protection Metsäteknologian tutkimusosasto Department of Forest Technology Metsänarvioimisen tutkimusosasto Department of Forest Inventory and Yield Metsäekonomian tutkimusosasto Department of Forest Economics Matemaattinen osasto Department of Mathematics Metsäntutkimusasemat — Research Stations Parkanon tutkimusasema Parkano Research Station Os. — Address: 39700 Parkano, Finland Puh. — Phone: (933) 2912 Muhoksen tutkimusasema Muhos Research Station Os. — Address: 91500 Muhos, 1 kp, Finland Puh. — Phone: (981) 431 404 Suonenjoen tutkimusasema Suonenjoki Research Station Os. — Address: 77600 Suonenjoki, Finland Puh. — Phone: (979) 11 741 Punkaharjun jalostuskoeasema Punkaharju Tree Breeding Station Os. — Address: 58450 Punkaharju, Finland Puh. — Phone: (957) 314 241 Ojajoen koeasema Ojajoki Experimental Station Os. — Address: 12700 Loppi, Finland Puh. — Phone: (914) 40 356 Kolarin tutkimusasema Kolari Research Station Os. — Address: 95900 Kolari, Finland Puh. — Phone: (9695) 61 401 Rovaniemen tutkimusasema Rovaniemi Research Station Os. — Address: Eteläranta 55 96300 Rovaniemi 30, Finland Puh. — Phone: (960) 15 721 Joensuun tutkimusasema Joensuu Research Station Os. — Address: PL 68 80101 Joensuu 10, Finland Puh. — Phone: (973) 28 331 Kannuksen tutkimusasema Kannus Research Station Os. — Address: Valtakatu 18 69100 Kannus, Finland Puh. — Phone: (968) 71 161 Ruotsinkylän jalostuskoeasema Ruotsinkylä Tree Breeding Station Os. — Address: 01590 Maisala, Finland Puh. — Phone: (90) 824 420 1984 No 580 Paavilainen, Eero & Tiihonen, Paavo: Etelä-ja Keski-Suomen suometsät vuosina 1951 — 1981. Peatland forests in southern and Central Finland in 1951—1981. No 581 Siren, Matti: Tutkimustuloksia Norcar HT-440 Turbo harvennustraktorista. Study results of Norcar HT-440 Turbo thinning tractor. No 582 Kohmo, Ilkka: Lehtipuuston runkolukusarjat Etelä-Suomen piirimetsälautakuntien alueilla 1977—1982. Statistics on the deciduous growing stock in the Forestry Board Districts of South Finland during the period 1977 to 1982. No 583 Saksa, Timo & Lyly, Olavi: Istutustiheyden vaikutus nuoren männikön kehitykseen kuivalla kankaalla. The effect of stocking density on the development of young Scots pine stands on a dry heath. No 584 Kalaja, Hannu: An example of terrain chipping system in first commercial thinning. Esimerkki ensiharvennuspuun korjuusta palstahaketusmenetelmällä. No 585 Kaunisto, Seppo & Tukeva, Jorma: Kalilannoituksen tarve avosoille perustetuissa riukuasteen männiköissä. Need for potassium fertilization in pole stage pine stands established on bogs. No 586 Hakkila, Pentti: Forest chips as fuel for heating plants in Finland. Metsähake lämpölaitosten polttoaineena Suomessa. No 587 Jalkanen, Risto & Kurkela, Timo: Männynversoruosteen aiheuttamat vauriot ja varhaiset pituuskasvutappiot. Damage and early height growth losses caused by Melampsora pinitorqua on Scots pine. No 588 Tiihonen, Paavo: Kasvun vaihtelu Pohjois-Karjalan ja Pohjois-Savon piirimetsälautakunnissa valtakunnan metsien 7. investoinnin perusteella. Growth variation in the Forestry Board Districts of Pohjois-Karjala and Pohjois-Savo according to the 7th National Forest Inventory. No 589 Paavilainen, Eero: Typpi ja hivenravinteet ojitettujen rämeiden jatkolannoituksessa. Nitrogen and micronutrients in the refertilization of drained pine swamps. No 590 Metsätilastollinen vuosikirja 1983. Yearbook of Forest Statistics, 1983. No 591 Elovirta, Pertti & Ihalainen, Ritva: Metsä-ja maatalousammatit nuorten ammattisuunnitelmissa. Young people's professional plans in forestry and agriculture. No 592 Lilja, Arja: Ilmalevintäisen sinistymisen aiheuttajista ja eräiden fungisidien tehosta niiden torjunnassa. Fungi causing air-borne sap stain in wood and efficiency of some tungicides against them. No 593 Parviainen, Jari: Männyn taimilajien menestyminen eri tavoin muokatuilla uudistamisaloilla. The success of different types of pine nursery stock on regeneration sites prepared in different ways. No 594 Mäki, Elina: Markkinapuun alueittaiset hankintamäärät ja kulkuvirrat vuonna 1982. Removals and flows of commercial roundwood in Finland in 1982 by districts. No 595 Metsäntutkimuslaitoksen julkaisut 1983. Abstracts of publications of the Finnish Forest Research Institute. 1983. No 596 Vuokila, Yrjö, Laasasenaho, Jouko & Ihalainen, Antti: Luonnonmetsien puiden runkokäyrämallien tarkkuus viljelykuusikoissa. The accuracy of stem taper curve functions for natural trees in spruce plantations. No 597 Gustavsen, Hans Gustav & Mielikäinen, Kari: Luontaisesti syntyneiden koivikoiden kasvupaikkaluokittelu val- tapituuden avulla. Site index curves natural birch stands in Finland. No 598 Salo, Kauko: Joensuun ja Seinäjoen asukkaiden luonnonmarjojen ja sienten poiminta v. 1982. The picking of wild berries and mushrooms by the inhabitants of Joensuu and Seinäjoki in 1982. No 599 Uusvaara, Olli: Hakepuun kosteuden alentaminen ennen haketusta korjuuseen ja varastointiin liittyvin toimen- pitein. Decreasing the moisture content of chip wood before chipping; harvesting and storage measures. No 600 Rubki uhoda. Rezultaty finsko-sovjetskogo sovmestnogo nautsnogo issledovanija. Harvennuspuun korjuu. Tuloksia suomalais-neuvostoliittolaisesta yhteistutkimuksesta. Thinning operations. Results from Finnish-Soviet joint research study. No 601 Veijalainen, Heikki, Reinikainen, Antti & Kolari, Kimmo K.: Metsäpuiden ravinneperäinen kasvuhäiriö Suo messa. Kasvuhäiriöprojektin väliraportti. Nutritional growth disturbances of forest trees in Finland. Interim report. No 602 Saarsalmi, Anna: Vesipajun biomassan tuotos sekä ravinteiden ja veden käyttö. Biomass production and nutrient and water consumption in Salix 'Aquatica Gigantea' plantation. No 603 Palmgren, Kristina: Muokkauksen ja kalkituksen aiheuttamia mikrobiologisia muutoksia metsämaassa. Microbiological changes in forest soil following soil preparation and liming. No 604 Pelkonen, Paavo: Temperature response of electrical impedance in poplar cuttings: A preliminary concept. Poppelipistokkaiden impedanssin riippuvuus lämpötilasta: Alustava malli. No 605 Huttunen, Terho: Suomen puunkäyttö, poistuma ja metsätase 1982—84. Wood consumption, total drain and forest balance in Finland, 1982—84. Metsäntutkimuslaitoksen julkaisusarjoja, Communicationes Instituti Forestalls Fenniae ja Folia Forestalia, koskevat yksittäiskappaletilaukset ja vaihtotarjoukset osoitetaan laitoksen kirjastolle. Tiedonantomonisteita koskevat pyynnöt osoitetaan ao. tutkimusosastolle tai -asemalle. Subscri