Vantaa 1988 Kansikuva: MML Kimmo Paarlahti Jaakkoinsuon 75-vuotisretkeilyllä 26.9.1984. Valok. Erkki Oksanen. METSÄNTUTKIMUSLAITOKSEN TIEDONANTOJA 308 Suontutkimusosasto SOIDEN KÄYTTÖ METSÄNKASVATUKSEEN Suontutkimusosasto 60 vuotta Toimi ttanut Erkki Ahti Vantaa 1988 Kirjoittajien osoitteet Ahti, E. Kolari, K.K. Nousiainen, H. Paavilainen, E. Pätilä, A. Reinikainen, A. Metsäntutkimuslaitos Silfverberg, K. Suontutkimusosasto Veijalainen, H. PL 18 Vuollekoski, M. 01301 Vantaa Kaunisto, S. Metsäntutkimuslaitos Saarinen, M. Parkanon tutkimusasema 39700 Parkano Finer, L. Metsäntutkimuslaitos Hotanen, J.-P. Joensuun tutkimusasema Salo, K. Yliopistokatu 7 PL 68, 80101 Joensuu Ferm, A. Metsäntutkimuslaitos Hytönen, J. Kannuksen tutkimusasema PL 44, 69101 Kannus Issakainen, J. Metsäntutkimuslaitos Moilanen, M. Muhoksen tutkimusasema 91500 Muhos Penttilä, T. Metsäntutkimuslaitos Rovaniemen tutkimusasema PL 16, 96300 Rovaniemi Huikari, O. Ruusankatu 3 A 00250 Helsinki Päivänen, J. Helsingin Yliopisto Suometsätieteen laitos Unioninkatu 40 B 00170 Helsinki Paarlahti, K. Kuollut 10.8.1988 SISÄLLYS Alkusanat (Paavilainen) : . . 4 1. SOIDEN LUOKITUS METSÄNKASVATUSTA VARTEN ( Reinikainen-Hotanen) 5 2. METSÄOJITUS 21. Hydrologia ja turpeen vesitalous (Ahti) 29 22. Metsäojitusmenetelmien kehitys (Huikari) 40 23. Kunnostusojitus ( Ahti-Päivänen-Vuollekoski ) .... 46 3. TURVEMAIDEN LANNOITUS 31. Turvemaiden ravinnevarat ja ravinteiden kierto ( Kaunisto-Finer ) 56 32. Lannoitustarpeen määritys (Reinikainen) 68 33. Pääravinnelannoitus ( Moilanen-Penttilä) 85 34. Hivenlannoitus (Veijalainen) 102 35. Tuhkalannoitus (Silfverberg) 106 36. Kalkitus (Kaunisto) 116 37. Ravinteiden huuhtoutuminen (Ahti) 120 4. SUOMETSIEN HOITO 41. Suometsien uudistaminen (Kaunisto) 125 42. Koivu ojitetuilla soilla (Ferm) 133 43. Lyhytkiertoviljely (Hytönen) 143 44. Turvetuotantoalueiden suopohjien käyttö metsätaloudessa (Saarinen) 148 5. SUOMETSIEN TILA 51. Suoekosysteemien seurantajärjestelmä (Nousiainen) 156 52. Luonnontilaisten soiden puustot (Päivänen) 169 53. Suopuustojen kehitys 1951-1984 (Paavilainen) 173 54. Suometsien tuotos vanhoilla kestokoe aloilla (Paarlahti) 180 6. SOIDEN MONIKÄYTTÖ 61. Marjat ja sienet (Salo) 187 62. Riista (Issakainen) 199 7. ERITYISKYSYMYKSIÄ 71. Suopuustojen kasvuhäiriöt (Kolari) 207 72. Happamuus - suon ainekiertojen avain? (Pätilä) 214 4 ALKUSANAT Metsäntutkimuslaitoksen suontutkimusosasto on vuodesta 1928 lähtien tutkinut soiden metsätaloudellisen käytön perus teita. Kuluneiden kuuden vuosikymmenen aikana on osastolla harjoitetun tutkimustyön tuloksena syntynyt yli 500 tieteel listä julkaisua. Tutkimuksia varten perustettuja kenttäko keita oli vuoden 1987 lopussa 1440 kpl, yhteiseltä pinta-a -laltaan 5350 ha. Viime vuosikymmenen aikana ovat myös labo ratorio- ja kasvihuonetutkimukset merkittävästi lisääntyneet uusien tutkimusasemien perustamisen myötä. Kansainvälistä yhteistyötä on ollut kaikkien niiden maiden kanssa, joissa soiden ja soistuneiden kankaiden metsäojitusta on edes koe mielessä harrastettu. Suontutkimusosaston tärkein tehtävä on tuottaa käytännön metsätaloudelle luotettavia tutkimustietoja. Tehtävä on vaativa pelkästään metsänparannustoiminnan laajuuden vuoksi, onhan metsäojitettujen soiden ja soistuneiden kankaiden pinta-ala Suomessa jo yli 5,7 miljoonaa hehtaaria. Ojitusa lueiden vanhetessa syntyy myös uusia ongelmia. Ojastojen kunto heikkenee, metsän uudistaminen kohtaa usein vai keuksia, ravinnetalousongelmat voivat haitata puuston kehi tystä jne. Vain hyvässä yhteistyössä käytännön metsäta louden kanssa pystytään löytämään oikeat ratkaisut kul loinkin esiin tuleviin pulmiin. Tutkimuksen ja käytännön yhteinen saavutus on, että suomet siemme vuotuinen kasvu on lisääntynyt metsänparannustoimen piteiden vaikutuksesta tähän mennessä ainakin 7 m :llä. Kun suontutkimusosasto nyt viettää 60-vuotisjuhlaansa, haluamme yhteistyöstä kiittäen omistaa tämän julkaisun turvemaiden metsänparannustoiminnasta vas tanneille sekä sitä tällä hetkellä johtaville ja toteutta ville käytännön metsätalouden edustajille. Vantaalla 9.8.1988 Eero Paavilainen 5 1. SOIDEN LUOKITUS METSÄNKASVATUSTA VARTEN Antti Reinikainen ja Juha-Pekka Hotanen 11. Suoluokituksen kehitys 111. Varhaishistoriaa Alkuperäinen suomenkielinen suosanasto todistaa kansan osu vista oivalluksista ympäristönsä vallitsevien luonnonele menttien jäsentelyssä. Suotieteen käsitteiksi ja oppisa noiksi on ollut helppo hyväksyä kansan kieltä, koska kes keiset sanat (esim. räme, korpi, neva, aapa, keidas, luhta jne.) ovat laajoilla alueilla olleet yksiselitteisiä. Siksi ne merkitsevät tämän päivän tieteessä edelleen jotakuinkin samaa kuin kansanperinteessä. Uudisnimien tarve tyypitte lyssä on ollut vähäinen. Raivaajakansan tarkkanäköisyys luokituksessa on tietenkin ensisijaisesti palvellut hyötynä kökohtia, mutta epäilemättä suomenkielen ja sen käyttäjien luonteen yhdistelmänä syntyvä, kaikkeen kohdistuva analyyt tinen nimittelyvimma on rikastuttanut tulosta. Vanhimpia systemaattisia, hyviä ja hyödyllisiä suotietoja lienee rah kasoihin ja mutasoihin jako, johon sisältyvä rajanveto ylei semminkin kuvaa etnisen suotiedon ekologista sattuvuutta. Tieteellisen suoluokituksen alkuun saattamisesta kunnia täy tynee antaa kasvimaantieteilijoille. Soiden maatalouskäy töstä kiinnostuneet piirit kehittivät tosin jo toista sataa vuotta sitten rahkasuo-mutasuo/ Hochmoor-Flachmoor/mosse - kärr -jakoa luokituskriteereinä turpeen ominaisuudet. Myös erilaisten soiden metsätaloudellisesta käyttöarvosta on Keski-Euroopassa, Skandinaviassa ja Venäjällä runsaasti var haisia kirjoituksia, kuten esim. Tantun (1915) ja Melinin (1917) kokoamat viitteet osoittavat. Silti Fennoskandian soiden monimuotoisuus alkoi toden teolla avautua vasta kas villisuuden ja kasviston alueellisuuden noustua tutkimuson 6 gelmaksi. Mm. Hultin, Sernanderin ja eritoten Norrlinin 1870-80-luvuilla julkaistut tutkimukset helpottivat paljon matkustelleen A.K. Cajanderin näkemyksen muotoutumista. Kehitys johti "Studien iiber die Moore Finnlands" -teoksen ilmestymiseen 1913. 112. Löytöretkeilystä tieteeksi Cajanderin rakentaman suoluokituksen ansiot ovat monet. Metsätalouden kannalta oli tärkeintä, että tekijä itse asetti luokitusjärjestelmän keskeiseksi tavoitteeksi soiden metsätaloudellisen käyttöarvon ilmentämisen ja ymmärsi tämän sisältävän muutakin kuin ojituksenjälkeisen tuottokyvyn. Cajanderin oma oivallus ja kiinteä yhteistyö metsätalous miesten, erityisesti Antti Tantun kanssa johti siihen, että suotyyppi järjestelmän metsällinen soveltaminen tapahtui ilman tutkimustulosten käytäntöön siirtämiselle ominaista viivettä. Tieteellisesti ansiokasta oli luokituksen raken taminen metsätyyppiteorian pohjalle, josta näin tuli selkä ranka koko metsälliselle kasvupaikkasystematiikalle. Toi saalta Cajanderin työ johti suomalaisen suoluokituksen alusta asti omalle tielleen, eroon muista koulukunnista. Metsä- ja suotyypittelyämme on tapana kutsua 'kasvi sosiologi seksi'. Sitä se ei tarkasti ottaen ole, vaan perusteiltaan ekologinen ja metsätaloudessa tavoitteeltaan käytännöllinen luokitus, jossa kasviyhdyskuntien rakennetta ja koostumusta käytetään työvälineenä. Ekologisuus korostuu suoluokituksessa (ks. esim. Tuomikoski 1950, Eurola ja Ho lappa 1984). Se näkyy suotyyppien monilukuisuutena ja jär jestelmän moniulotteisuutena, kun vertailukohteena on metsä tyyppisarja. Cajander, joka aloitteen tehtyään jätti soiden luokituksen kehittämisen toisten tehtäväksi, ei tältä osin juurikaan syventynyt metsätyyppiteoriassa keskeisiin sukkes siokysymyksiin. Hyvin tietoisena soistumisesta ja soiden kehityksestä, johon mm. tiesi kuuluvan suotyypin muuttu 7 misen toiseksi, hän hyväksyi suotyypin kasviyhdyskunnan ar voiseksi ja siten metsätyypin veroiseksi kasvupaikkansa bio logisen ja taloudellisen arvon kuvastajaksi. Cajanderin suotyyppien metsätaloudellinen testaaminen alkoi siis välittömästi, osin jo ennen suoluokituksen julkista mista. Vilppulan Jaakkoinsuon koeojitusalueen perustami sesta 1908-09 voidaan katsoa soiden metsätaloudellisen luo kitustutkimuksen kokeellisen vaiheen alkaneen. Antti Tantun suunnittelema ojituskoe, johon liittyi huolellinen suon läh tötilanteen kartoitus mm. cajanderilaisten suotyyppien mu kaan, kypsyi sopivasti 1920-luvulla tuottamaan mitattavaa nuorelle Metsäntutkimuslaitokselle ja siellä viriävälle suontutkimukselle. O.J. Lukkalan johdolla käynnistettiin suotyyppien ojitussukkession seuranta. Jaakkoinsuon kasvu koealat, jotka oli perustettu 1915, mitattiin Metsäntutki muslaitoksen toimesta 1925, ja suontutkimusosaston perusta misvuonna 1928 suon kasvillisuus kartoitettiin ensi kertaa ojituksen jälkeen ja kasvillisuuden muutosten seurantaan ko ealoilla ryhdyttiin. 1920-luvulla muitakin metsähallinnon tutkimustarkoituksessa perustamia ojituskokeita siirtyi Met säntutkimuslaitoksen hoitoon (mm. Vesijako, ensiojitus 1905, Yläneen Leijansuo, ensiojitus 1918-21). Näille ja laitoksen omille kokeilualueille (tärkeimpinä Ruotsinkylä 1926, Solböle 1936, Lapinjärvi 1937, Eurajoki 1933, Niini salo 1932, Karstula 1932, Pyhäkoski 1930, Teuravuoma 1932, Kivalo 1933, mittausten aloitusvuosi mainittuna) rakennet tiin pysyvien kasvukoealojen järjestelmä soiden metsänkasva tuksen perusteiden selvittämiseksi. Myös kasvillisuuden seuranta kuului alusta asti kestokoea lojen työohjelmaan. Niinpä lähes kaikki se tieto, minkä Sa rasto (1952, 1957) 1950-luvulla kokosi, analysoi ja valmisti synteesiksi ojitettujen soiden luokituksesta, on peräisin suontutkimusosaston ensimmäiseltä 25-vuotistaipaleelta. Kasvillisuutta noina vuosina kuvanneiden nimilista - 8 N. Laine, J. Paasio, A. Hirvas, T. Välivuori, Ainikki Väli vuori os. Lehmussaari, O.J. Lukkala, E.K.E. Saarinen, J. Sarasto, K.-J. Ahlsved, 0. Huikari - heijastelee aihe piirin keskeisyyttä osaston tutkimusohjelmassa. Koeala kortit kertovat seurantametodin yksinkertaisuudesta ja yh denmukaisuudesta; kasvipeitekuvaukset tehtiin Norrlinin me netelmällä, käyttäen lajien runsauden 10-asteikkoa, joka pe rustuu yksilötiheyteen. Arviot suoritettiin koko koealalta ottaen huomioon lajien erilainen esiintyminen suonpinnan pienmuodoilla. Kun metsätieteellinen suontutkimus 1920-1950-luvuilla seu rasi ja todensi suotyyppien metsäojituskelpoisuutta sekä puustojen ja kasvillisuuden sukkessiota, kasvitieteilijät puolestaan kehittivät luonnontilaisten soiden luokitusta. Mm. Warenin, Kotilaisen ja Lumialan työt kartuttivat tietoa suokasvien ekologiasta ja suokasvillisuuden vaihtelusuun nista, ja esim. Paasio, Tuomikoski ja Heikurainen pitivät kvantitatiivisen, synekologisen kasvillisuustutkimuksen me netelmiä ajan tasalla, jopa kehityksen kärjessä. Tuomi kosken (1942) ja Heikuraisen (1953) väitöskirjat sisälsivät paitsi synteesiä suotyyppi järjestelmän perusideoista myös ekologisten kasvillisuusgradienttien uudenaikaisen, korre laatioanalyysiin perustuvan selittämisen ajatusmallin, joka myöhemmin, tietokoneiden tultua huomattavasti helpotti moni muuttujamenetelmien soveltamista suokasvillisuustutkimuk si in. Järjestelmällisen suontutkimuksen alkuvuosikymmeninä yh teydet suometsätieteen ja -kasvitieteen välillä olivat kiin teät. Lukkalan julkaistua päätuloksensa ja niiden edellyt tämät toimintaohjeet suotyyppien metsänkasvatuskelpoisuu desta (Lukkala 1929 a, b, 1930, 1939) Kotilainen toi käy tännön tasolle mukaan uusimman kasviekologisen tiedon (Luk kala & Kotilainen 1945). Myös maataloudellisen viljelykel poisuuden ja metsäojituskelpoisuuden tutkimus olivat tuol 9 loin pysyvässä vuorovaikutuksessa. Suontutkimusosaston nuori assistentti Olavi Huikari oli yli oppilaana työskennellyt soiden viljelykelpoisuuden arvioit sijana ja kouluttanut luokittajia tähän työhön. Hän tunsi tarkan kasvitieteellisen luokituksen ekologiset edut, mutta oli myös todennut järjestelmän vaikeuden käytännössä. Täs mentäen metsätaloudellisen suoluokituksen tavoitteita Hui kari (1952) yhdisti kasvitieteellisiä suotyyppejä ojituksen jälkeisen tuottokyvyn mukaisiksi ryhmiksi ja pyrki määritte lemään näiden uusien kasvupaikkatyyppien tuntomerkit siten, että luokitustehtävästä suoriutui oleellisesti vähemmällä kasvintuntemuksella, mikäli tunsi soiden ekologisia vaihte lusuuntia ja osasi jäsentää niitä fysiognomian perusteella. Huikarin järjestelmä (ks. luku 33, taulukko 1), joka su pisti tarvittavien kasvupaikkatyyppien määrän vähimmillään alle kahdenkymmenen, hedelmöitti soiden luokituksen kehi tystä usealla tavalla. Paitsi että systeemi omaksuttiin seuraavan 30 vuoden ajaksi, soiden metsänparannuksen tär keiksi vuosikymmeniksi, laajojen käytännön ratkaisujen ja mm. VMI:n pohjaksi (Ahti 1974) se käynnisti tieteellisen ja käytännöllisen keskustelun luokituksesta. Käyty debatti (ks. esim. Heikurainen 1953b,c, Huikari 1953) selkeytti lopulta cajanderilaisen suoluokituksen käyttötarkoituksemu kaista kolmijakoa: käytännöllinen (Huikari 1952, Huikari ym. 1964), metsätieteellinen (Heikurainen 1968), kasvitie teellinen (Cajander 1913, Eurola & Kaakinen 1978, Ruuhijärvi 1983 ) . Ojitettujen soiden luokituksen vakiinnutti nykyisen käy tännön tasolle Sarasto (1957, 1961). Hän päätyi kolmen kui vatusvaiheen (oj, mu, tkg) erottamiseen ja turvekankaiden 4-6 -portaiseen metsätyyppisarjaan osin Cajanderin (1911) ja Tantun (1915) varhaisten hypoteesien ohjaamana, mutta voit topuolisesti oman hankalan väitöskirjatyönsä pohjalta. Sa raston vaikeudet olivat ennen muuta menetelmällisiä ja sei 10 laisina aineiston käsittelyä koskevia. Hän vielä suoriutui tehtävästään varsin epämatemaattisesti noudattamalla ominta keista sovellutusta nk. Upsalan koulukunnan kasvi sosiologi asta. Hän toteutti kasvustoanalyysin vallitseviin kasvila jeihin perustuvalla taulukkokorrelaatiomenetelmällä (vrt. Tuomikoski 1942, Heikurainen 1953). Työvoitto heterogee nisen aineiston ryhmittelyssä muuttuma- ja turvekangastyy peiksi kuvasti samalla koko kasvillisuustutkimuksemme mene telmällistä pysähtyneisyyttä, johon ratkaisevia lääkkeitä tuotiin maahan vasta parikymmentä vuotta myöhemmin (Kosonen 1976, Pakarinen 1976). 113. Monimuuttujamenetelmät - soiden luokituksen uudet työvälineet Sekä soiden luokittelun perusajatus, moniulotteisen ekolo gisen vaihtelun pelkistäminen käytännössä hallittavaksi että tuon idean toteuttamiseen valittu työväline, lajirikas ja vaihteleva kasvillisuus johtavat laajan aineiston käsitte lijän kasautuvaan tiedonhallintaongelmaan. Pienikin koea la-aineisto on kasvillisuustutkimuksissa numeerisesti suuri. Uusimmat ennen ATK-aikaa tehdyt soiden luokittelututkimukset (esim. Heikurainen 1953, Sarasto 1957) piirtävät 'manuaalisen' tiedonhallinnan ylärajaa ja havainnollistavat alan tuolloisia ongelmia. Aineistojen analyysissä joudutaan pysähtymään tasolle, joka jättää tulosten tulkinnan subjek ti ivi suuskomponentin liian suureksi. Esim. tulosten tilas tollista luotettavuutta joko ei voida tarkastella tai yri tykset tähän suuntaan jäävät perin kömpelöiksi (ks. esim. Reinikainen 1965). Kasvillisuuden avulla ekologista vaih telua mittaava tutkimus joutuu 1950-1960 luvulla odottamaan laskentamenetelmiä, jotka vastaisivat sen perusideoiden ke hitystasoa. Yhtäläisyysverranteita (ks. esim. Reinikainen 1965) ja monen muuttujan korrelaatioanalyysiä seurasivat ko keilut korrelaatioiden tulkinnasta faktorianalyysin avulla (Suomessa esim. Suominen 1969, Kärenlampi 1972). Mutta 11 vasta ordinaatio- ja luokitusmenetelmät (ks. esim. Mikkola ym. 1984), jotka lähestyvät kasvillisuuden ja ympäristön monimuuttuja-avaruutta tilastomatemaattisesti ja ilmaisevat tuloksen tilastollisen luotettavuuden, olivat ratkaiseva edistysaskel. Ordinaatiolla tarkoitetaan koealojen tai lajien järjestä mistä yhdelle tai useammalle aineiston päävaihtelusuuntaa kuvaavalle akselille (esim. kuva 1). Kuva 1. Metsä- ja suotyypit esitettyinä summittain kahden eko logisen päävaihtelusuunnan, ravinteisuuden (x) ja kosteuden (y) koordinaatistossa. Suotyyppien kenttään on rajattu tyyppien to dennäköinen ojitustulos (tgk-sukkessio). Numerot (6) —(1) ylim mällä rivillä tarkoittavat Huikarin (1952) esittämiä, kaikkia metsäkasvupaikkoja kattavia kuutta viljavuus- (ravinteisuus)luok kaa, joita esim. VMI käyttää. Esimerkeiksi näistä kasvupaikka luokista luonnontilaisilla soilla on kenttään rajattu pistevii valla ne suotyypit, jotka kuuluvat 4. ravinteisuusluokan rämei siin ( I PsR 1 ) ja 3. ravinteisuusluokan korpiin ('MK', 'SK'). 12 Useimmiten käytetään kaksi- tai kolmiulotteisia ratkaisuja ja tulokset esitetään kuvina. Samankaltaiset koealat (kuva 2) tai samoin käyttäytyvät kasvilajit tulostuvat kuviin lä hekkäin, kun taas toisistaan poikkeavat yksiköt sijoittuvat etäälle toisistaan. Ordinaatiomenetelmät painottavat kas villisuuden jatkuvan muuttumisen, kontinuumin, huomioon ot tamista . Kuva 2. Pohjoiskarjalaisen räme- ja korpiotoksen (96 näyte alaa, Hotanen 1988) kasvillisuusordinaatio. Maastossa mää ritetyistä suotyypeistä on muodostettu TWINSPAN-luokitte lulla (vrt. kuva 3) 29 ryhmää (klusteria), jotka on ordi noitu DCA:lla. 1. akselin (x) ominaisarvo on korkea (0,607) ja se on tulkittavissa 'metsällisen viljavuuden 1 akseliksi. Toisen akselin (y) ominaisarvo on vähemmän merkitsevä (0,225) ja kyseessä lienee kostea-kuiva- ja sukkessioakseli. TWINSPANin kaksi ensimmäistä jakotasoa on piirretty kuvaan. 13 Ordinaatiomenetelmillä ei saada lisätietoa maastossa havait tuun alkuperäiseen kasvillisuustaulukkoon, vaan tarkoituk sena on tiivistää monimutkaisen kasviyhteisön sisältämää in formaatiota hallittaviin ja tulkittaviin mittoihin. Lisäksi ordinaation avulla voidaan selvittää kasvillisuuden ja ympä ristötekijöiden välisiä suhteita, sillä ordinaatioakselit voidaan useimmiten tulkita ja nimetä ympäristömuuttujien mu kaan; esim. ravinteisuus-, kosteusakseli, jne. Ordinaati olla voidaan tietenkin tutkia myös kasviyhdyskuntien si säistä rakennetta kuten esim. lajien ja lajiryhmien välisiä suhteita. Tärkeässä työvaiheessa, ordinaatioakseleiden tulkinnassa on kaksi päälinjaa: (1) tulkinta kasvilajien tunnettujen eko logisten vaatimusten perusteella, (2) tulkinta objektiivi sesti, esim. korreloimalla koealoilla mitattuja ympäristö muuttujia ordinaatioanalyysin tulostamien nk. koealalataus pisteiden kanssa. Suositeltavinta on käyttää näitä molempia rinnan. Objektiiviset tietokonepohjaiset menetelmät testaavat ja täsmentävät kuvaa suokasvillisuuden moniulotteisesta vaihte lusta. Ordinaatiomenetelmät ovat paljastaneet varsin sel västi sen, tosin usein myös jo maastossa havaitun asian, että suotyypit eivät ole selvärajaisia, ja ne onkin ajatel tava vain kiinnekohdiksi ja frekvenssikasautumiksi suokas villisuuden moniulotteisessa avaruudessa. Tässä yhteydessä on hyvä muistaa, että käytännön tarpeita varten tehty luo kitus ei sinänsä ole ristiriidassa mahdollisen kontinuum-a -jatuksen kanssa, kunhan mielletään, että luokat ja rajat ovat sopimuksenvaraisia. Monesti suotyypit esitetään ravinteisuuden ja kosteuden kak siulotteisessa koordinaatistossa (esim. kuva 1). On tar peellista huomata - paitsi että tällöin suotyyppien jär jestys ravinteisuus- (tai trofia) -akselilla ei edusta suo raan puustoboniteettia -, myös se, että kyseessä ei tällöin ole aito kasvillisuusordinaatio. Käytettäessä kasvillisuusaineistoa ja ordinaatiomenetelmiä soiden päämuo 14 tojen eli korpien, rämeiden ja avosoiden samanaikaiseen ana lyysiin ei kaksiulotteinen ratkaisu riitä. Vaikka ravintei suusgradientti muodostuukin, se ei ole yksiselitteinen, sillä esim. saman ravinteisuustason nevat ja korvet eivät sijaitse ravinteisuusakselilla samalla tasalla. Vielä van hojen ojitusalueiden ja jopa turvekangasvaiheen ordinaati oissa kasvupaikan nevasyntyisyys usein paljastuu. Ordinaatiomenetelmä on käyttökelpoinen myös sukkessiotutki muksissa. Sillä voidaan mm. objektiivisesti seurata, mitä turvekangas- tai kangasmetsätyyppiä kohti alkuperäisiltä suotyypeiltään tietynlaiset ojitusalat kehittyvät. Tämä suoritetaan käyttämällä samassa analyysissä useana eri ajan kohtana tehtyjä ojitusalojen kasvipeitekuvauksia sekä turve kangas- ja metsätyyppien kasvillisuusaineistoja. Kasvillisuuteen perustuvissa kasvupaikkaluokitustutkimuk sissa suositellaan käytettäväksi rinnan sekä ordinaatiomene telmiä että varsinaisia luokittelevia menetelmiä. Tosin pelkkää ordinaatiotakin voi käyttää näytealojen ja kasvila jien ryhmittelymenetelmänä (= nk. epähierarkkinen luokit telu). Varsinaisilla luokittelumenetelmillä pyritään koea latihentymien ja mahdollisten epäjatkuvuuskohtien paljasta miseen, ts. mahdollisimman objektiiviseen luokitteluun. Luokittelumenetelmät soveltuvat hyvin myös poikkeavien ha vaintojen identifioimiseen. Monet niistä reagoivat ordinaa tiota herkemmin kasvupaikkaluokituksessa tärkeisiin indi kaattori lajeihin. Luokittelumenetelmät voidaan jakaa kokoaviin ja jakaviin. Kokoavassa menetelmässä edetään yksittäisistä koealoista kohti laajempia yksiköitä ja jakavassa menetelmässä aletaan pilkkoa koko koeala-aineistoa pienempiin ryhmiin. Luokitte lumenetelmät voidaan myös jakaa useita tuntomerkkejä käyttä viin eli polyteetti si in, esim. kasvilajeja ja niiden run sausarvoja, sekä yhtä tuntomerkkiä, esim. yhtä lajia, käyt täviin eli monoteettisi in menetelmiin. Suokasvillisuudessa polyteettiset menetelmät toimivat paremmin. Esimerkki koko avasta polyteettisesta menetelmästä on ryväsanalyysi ja ja 1 5 kavasta polyteettisesta menetelmästä mm. TWINSPAN (two-way indicator species analysis) eli kaksisuuntainen indikaatto rilajianalyysi. TWINSPANia on käytetty viime aikoina run saasti, ja sillä saadut tulokset ovat olleet hyvin tulkinta kelpoisia . Varsinaisiin luokittelumenetelmiin kuuluu oleellisena hie rarkkisuus. Sitä voidaan tulostuksessa havainnollistaa nk. dendrogrammeilla (kuva 3). Kuva 3. TWINSPAN -dendrogrammi kuvan 2. näyteala-aineistosta. Piirretty kaksi ensimmäistä jakoa siten, että haarautumis kohtien etäisyydet kuvaavat ryhmän (=klusterin) sijaintia DCA-ordinaation 1. akselin suhteen (vrt. kuva 2). Indikaat torilajit analyysin valitsemine runsauskynnyksineen esitet ty lyhentein (esim. BNAN = Betula nana; 1 = lajin runsaus < 2 %, 2 = 2-5 %, 3 = 5-6 %, 4 = 10-20 %). 16 Tällainen puuta muistuttava kuvio ilmaisee varsin paljon ai neiston sisäisistä rakenteista ja koealojen ja/tai lajien keskinäisistä suhteista. Käytännön ongelmaksi esim. TWINSPANia sovellettaessa tulee helposti, kuinka monta luokkaa tai ryhmää kasvillisuuden avulla lopuksi muodostetaan. Tämä jää yleensä tulkinnan ja näin ollen tutkijan vastuulle. Se voi, ja esim. metsäta louden käytäntöä ajatellen sen tuleekin, perustua myös muihin tunnuksiin, s.o. ravinne- ja puustotunnuksiin jne. Näitä muuttujia testataan saaduissa lukumäärältään vaihtele vissa kasvillisuusluokissa. Kasvillisuusluokilta on edelly tettävä, että ne voidaan helposti erottaa myös maastossa luokan keskeisten lajien ja niiden runsauksien avulla. Myös tätä käytännön seikkaa ajatellen hierarkkinen jakava mene telmä tarjoaa hyvän lähtökohdan: oikean luokittelun toden näköisyys on suurin ensimmäisessä eli tärkeimmässä jaossa, ja se vähenee kohti yksityiskohtaisempaa luokittelua. Ordinaatio- ja luokittelumenetelmät perustuvat tilastomate matiikkaan. Koealojen välistä yhtäläisyyttä tai erilai suutta mitataan numeerisesti mitä erilaisimmilla yhtäläi syys- ja erilaisuusindekseillä. Syöttötiedoston muodostavat koealat, kasvilajit ja yleensä niiden joku runsausluku, useimmiten peittävyys. Näitä menetelmiä on myös sovellettu käyttämällä lähtöaineistona turpeen ravinteita ja niiden pi toisuuksia (esim. Westman 1987). Näin voidaan esim. lan noitustutkimuksissa varsin helposti verrata, millainen on koekentän homogeenisuus toisaalta pintakasvillisuuden ja toisaalta ravinteisuuden perusteella analysoituna. Kehittyneimmissäkin monimuuttujamenetelmissä on heikkouksia. Esim. DCA-ordinaatiossa harvinaiset lajit 'äärimmäisillä koealoilla' voivat vaikuttaa huomattavasti ordinaatiotulok seen eikä TWINSPANin kaksihaarainen hierarkkinen luokittelu välttämättä ole luonnollinen, vaan on mahdollista, että koko 17 aineisto pitäisikin aluksi jakaa kolmeen yhtä tärkeään osaan kahden asemesta. TWINSPANia on myös väitetty liian herkäksi menetelmäksi varsinkin muutoksille nk. jakotasojen lajirun sauskynnysten määrittelyssä. Yleensäkin monimuuttujamene telmillä saatujen tulosten tulkinnassa on hyvä säilyttää mu kana terve maalais- tai kaupunkilaisjärki. Onnistuminen monimuuttujamenetelmien käytössä edellyttää paitsi pätevää otantaa maastossa myös aineiston tarkkaa tun temista. Suomen turvemaiden luokituksessa, joka on pitkään tutkittu ja hyvin tunnettu ala, ordinaatio- ja luokittelume netelmät voivat antaa tutkimukselle arvokkaan objektiivi suuslisän. Suurten aineistojen käsittelyssä ne nykyisin ovat välttämättömiä. Esim. suontutkimusosastolla tehtävän ojitusalueiden luokittelututkimuksen sekä valtakunnan met sien inventoinnin kasvillisuus- ja kasvupaikkatutkimusten kannalta uudet ATK-menetelmät merkitsevät usean vuosikym menen kuluessa kertyneen tutkimuspaineen helpottumista. 12. Nykyinen luokitus ja luokitustutkimuksen haasteet 121. Luonnontilaiset suot Metsätaloudellinen tavoite luonnontilaisten soiden kasvu paikkaluokituksessa on määritellä kasvualustan tarjoamat puunkasvatuksen edellytykset. Suometsätalouden rajaehtojen toinen pääkomponentti, ilmasto voi sekin kuvastua suotyy pissä, mutta ensisijaisesti ilmastolliset edellytykset pää tellään suopuolella maantieteellisen sijainnin ja siihen liittyvien tekijäin (metsäojitusvyöhyke tai leveysaste, kor keus m.p.y., lämpösumma) perusteella. Tarkimpaan ennustee seen ojituksenjälkeisestä tuottokyvystä päästään integroi malla näitä komponentteja metsäojitusboniteeteiksi (Lukkala 1929, Heikurainen 1980) tai viijavuusindekseiksi (Heiku rainen 1973 , 1980 ) . 18 Suotyypittely on prosessi, jossa kasvupaikka kasvillisuu tensa perusteella sijoitetaan oikealle kohdalleen soiden ekologisten vaihtelusuuntien koordinaatistossa (kuva 1). Päävaihtelusuuntia on kolme (Eurola & Kaakinen 1978): (1) suhde ravinteisuuteen (ombrotrofia) -> (mine rotor ofia: oli gotrofia -> mesotrofia -> eutrofia); (2) suhde pohjaveden korkeuteen (kuiva pinta = mättäät ja jänteet, kostea pinta = tasapinta ja välipinta, märkä pinta = kulju- ja rimpipinta); (3) suhde reuna- ja keskustavaikutukseen (ravinteiden saanti, reuna = luhta-, lähde-, korpivaikutukset, keskusta = rämeisyys, nevaisuus, lettoisuus). Koska kasvupaikan asema em. vaihtelusuunnissa määritellään kasviyhdyskunnan lajikoostumuksen ja lajien runsaussuhteiden perusteella, on tunnettava lajien suhtautuminen gradientteja muodostaviin ekologisiin muuttujiin. Teoreettisessa ihanne tapauksessa kaikkien lajien ekologisesta amplitudista kaik kien tekijäin suhteen olisi saatavilla mitattua aineistoa. Käytännössä lajitason tieto rajoittuu kasvupaikoilta saa tujen mittausarvojen ja tiettyjen kasvien esiintymisen vä listen korrelaatioden havaitsemiseen. Tieto on keskimäärin aika vanhaa (esim. Kotilainen 1927, Kivinen 1933, Panka koski 1939) ja keskittyy muutamaan tärkeäksi oletettuun ja helposti mitattavaan tekijään (suoveden ja turpeen pH, elektrolyyttipitoisuuden tunnukset, turpeen kokonaistyppi , pohjavesitunnukset). Nykyaikainen mittaustekniikka kykenisi tuottamaan helponlaisesti lisätietoa lajien, lajiryhmien ja kasviyhdyskuntien kasvupaikkojen kemiasta ja fysiikasta (ks. esim. Sepponen ym. 1978, Westman 1981, Reinikainen ym. 1984). Em. vaihtelusuuntien fyysistä sisältöä onkin syytä jatkuvasti täsmentää, mutta mittauksia täydentävän yksinker taisen ekologisen ja kasvisosiologisen päättelyn - esim. 'kaltevalla pinnalla suovedet ovat liikkuvia ja siksi hapek kaita', tai 'kalkinsuosijalajin pysyvät seuralaiset ovat myös kalkinsuosijoita tai -sietäjiä' - avulla suokasvupaik kojen lajisto on saatu ladatuksi ekologiselle merkityksellä 19 (ks. Eurola & Kaakinen 1978, kasviluettelo s. 24-34) niin, että sitä voidaan luotettavasti käyttää luokituksessa. Lajin käyttöarvo soiden luokituksessa riippuu sen suhteesta luokituksessa tärkeiksi katsottuihin vaihtelusuuntiin. Tämä suhde voi olla neutraali (indifferentti), väljästi noudat tava tai ahtaasti noudattava. Viimemainitun ryhmän kasvit, gradienttien suhteen ahdasamplitudiset lajit ovat indikaat toreina arvokkaimpia, ilmaiseväthän ne yksiselitteisesti tiettyjä ominaisuuksia kasvualustassa, ja siten kasvupaikan sijaintia jollakin tutkittavista gradienteista (esim. let torikko -> lettoisuus, ruskea rahkasammal -> ombrotrofia) . Niistä saadaan tyypittelyyn helpoimmin ns. opaskasveja. Väljemmin gradientin aiheuttaviin ekologisiin tekijöihin korreloivat lajit ovat myös käyttökelpoisia, kun niistä tar kastellaan läsnäolon lisäksi esim. niiden runsautta, elin voimaisuutta, seuralaisia ja suhdetta muihin tai puuttu mista. Neutraaliin lajistoon kuuluvat laajalla vaihtelus kaalalla esiintyvät kasvit, kilpailukykyiset generalistit. Käytännössä suotyypistön ääripäillä (ks. kuva 1, esim., LhK vs. RaR) ei ole yhteistä lajistoa, ts. 'jokasuon kasvia' ei oloissamme esiinny. Sensijaan esim. kaikille rämeille tai kaikille korville yhteistä lajistoa on jo paljon. Suotyyppinimistömme (kuva 1) on pyritty muodostamaan syste maattiseksi sekä itseään ja samalla koko järjestelmää selit täväksi. Tyypillä on 'sukunimi', kaksiosaisen nimen pääsa naosa, joka on yhtä kuin suon päämuoto, korpi (K), räme (R), neva (N) tai letto (L). Kullakin päämuodolla on kaikissa kasvillisuuskerroksissa selvät ilmentäjänsä, mutta metsäta loudellisessa luokituksessa erotuskriteeriksi riittää puula jisto. Päämuodon nimi ohjaa ekologista paikantamista lä hinnä akseleilla kuiva (räme) - kostea (neva) ja reunavai kutus (korpi) - keskustavaikutus (räme, neva). Tyypin nimen alkuosa ('etunimi', attribuutti) kuvaa yleensä kasvupaikan sijoittumista trofia-akselille (esim. sarja Ra, T, S, M, 20 Rh, L, Lh), mutta sillä voidaan ilmaista myös muita, usein ravinteisuuden ja hydrologian yhteisvaikutuksina syntyviä ulottuvuuksia (esim. Ri, Tu, Lä). Tässä mielessä nimistö kuvassa 1. ei ole täysin looginen. Parempi olisi, että 'kolmannen ulottuvuuden' ekologian ilmaisemista varten nimi olisi systemaattisesti kolmiosainen ja voisi sisältää toisen attribuutin (esim. RhKaN). Tällöin esim. tulvaiset nevat voisivat olla TuLkN, TuSN, TuRhSN, TuL (L=LN). Nykyinen tyyppinimistö kuitenkin tukee tyydyttävästi järjestelmän pe rusidean hallintaa. Kuvassa 1. esitetty tyypistö 45 nimineen on metsätieteel lisen tutkimuksen käyttämä (Heikurainen ja Pakarinen 1982). Se riittää moniin muihinkin tarkoituksiin. Huikarin (1952) suokasvupaikkatyypit voidaan helposti muodostaa näitä perus suotyyppejä yhdistelemällä (ks. kuva 1, A = Huikarin "pien sararäme" = IV ravinteisuusluokan räme tai B = 111 ravintei suusluokan korpi = "mustikkakorpi", "suursarakorpi"). Tar kempien luokitusten muuntaminen Huikarin viijavuusluokiksi on myös mahdollista (ks. Reinikainen 1984 a, taul. 1 ja Eu rola & Kaakinen 1978, s. 82-83), mutta niiden monilukuisten tyyppinimien sijoittaminen kaksiulotteiseen ordinaatioon ei taas aina onnistu edes lisämääreiden avulla. Näin on eri tyisesti asian laita, jos soiden päämuotoihin 'neljän suuren' (K, R, N, L) lisäksi luetaan Eurolan ja Holapan (1984) esittämät luhta-, lähde- ja sulamisvesisuot. Luonnontilaisten soiden luokitusjärjestelmä näyttää palve levan hyvin suometsätalouden tarpeita. Noudattamalla Luk kalan jo 1929 esittämiä rajoituksia, joita Heikurainen on useissa yhteyksissä painottanut ja täsmentänyt, ojitusura kasta olisi suoriuduttu lähes ilman takaiskuja, joita ne vaisten, liian karujen ja tiettyjen lettoisten soiden ojit taminen on aiheuttanut. Luonnontilaisten soiden luokituk selle metsäojittajat tuskin enää esittävät lisätoivomuksia. Miten suotyyppi järjestelmän ekologiset ajatukset saataisiin 21 hyödyttämään ojitettujen soiden luokitusta on yksi uuden luokitustutkimuksen keskeisistä ongelmista. 122. Metsäojitetut suot Ojitus kuivattaa pintaturpeen ja pienentää suotyyppien vä lisiä kosteus- ja vesitalouseroja, jotka luonnontilassa ovat pääsyynä metsäisyyden ja puuston kasvun eroihin tietyllä sa malla ravinteisuuden tasolla (esim. sarja MK, VNK,VSN, TuSN, RiSN). Kuvan 1. y-akselin suuntainen vaihtelu su pistuu ja teoreettisessa "optimikuivatuksen" tapauksessa asettuu välille, jota ei tarvitse ottaa huomioon luokituk sessa. 'Lopullisten' kuivatustulosten eli vanhojen ojitusa lueiden metsien luokitus on käytännön esimerkki em. teorian oletetusta toteutumisesta. Turvekankaista on muodostettu kivennäismaan metsätyyppeihin rinnastettava, yksisuuntainen viijavuussarja (kuva 1), johon tavallisesti nimetään neljä turvemaan metsätyyppiä: varpu- (Vatkg), puolukka- (Ptkg), mustikka- (Mtkg) ja ruohoturvekangas (Rhtkg). Sarjan täy dentäminen kuusijäseniseksi näyttää keinotekoiselta: par haat lehtokorvet muuttunevat varsinaisiksi lehdoiksi ('Lhtkg') ja karua päätä täydentämään aiotut jäkäläturvekan kaat (Jätkg) tuskin ovat taksatorisesti edes CIT-metsätyypin veroisia. Turvekangastyypit kuvatessaan Sarasto (1957, 1961) myös mää ritteli niiden empiirisesti todettavan ja pääteltävissä olevan alkuperän soiden tyypistössä (kuva 1). Karuimmista ja märimmistä suotyypeistä ei tule turvekankaita, vaan niiden kasvillisuussukkessio johtaa karhunsammal - jäkälä valtaiseen nummettumiseen (karhunsammalmuuttumat, Poimu), niiden puusto ei kehity sulkeutuneeksi eikä niistä saada metsämaata. On vielä paljon suotyyppejä, joiden ojituksen jälkeistä sukkessiota ei tunneta (kuva 1), ts. raja huo noimpien turvekankaiden ja ns. pysyvien muuttumien välillä on käymättä. 22 Turvekankaiden luokitukselle on ominaista irrottautuminen alkuperäisestä suotyypistä. Sukkession välivaiheiden, oji koiden (oj) ja muuttumien (mu) määrittelyssä ja nimityksissä taas tukeudutaan luonnontilaiseen tyyppiin. Kuivatusvai heiden (oj, mu, tkg) erottamiselle Sarasto (1961) asetti tarkat kasvillisuuskriteerit alkuperäisen suolajiston ja uuden metsälajiston runsaussuhteiden perusteella vieläpä tyyppikohtaisesti. Käytännössä nämä kriteerit ovat hioutu neet joukoksi yksinkertaisia nyrkkisääntöjä, joissa erityi sesti suo- ja kangasmetsäsammalten valtasuhteita painote taan. Ojikko, jonka erottaa luonnontilaisesta suosta oike astaan vain ojien olemassaolo, on helppo nimetä alkuperäisen tyyppinsä mukaan (esim. TRoj). Sama koskee nuorta muut tumaa, koska mu-vaihe alkaa määritelmän mukaan heti kun kas villisuus ja puuston kasvu näkyvästi reagoivat ojitukseen. Kuivatus- ja metsäsukkessiot (ks. esim. Reinikainen 1984 a, 1988) etäännyttävät kasvupaikkaa alkuperäisestä tyypistä sitä nopeammin mitä rehevämmästä ja märemmästä suosta on kyse. Esim. IRmu:n (tai Vatkg:n) alkuperä on tunnistetta vissa vielä 50-70 vuoden päästä, kun sama tehtävä voi RhSNmu:n kohdalla olla mahdoton 20 vuoden ojitusiällä. No peasti ja perusteellisesti muuttuvien tyyppien osalta voi daan vanhan muuttuman tunnistamista ravinteisuusluokan ja alkuperäisen päämuodon (korpi, räme, neva) tarkkuudella pitää riittävänä tavoitteena. Mm. reliktila j isto ja suon vanhojen pinnanmuotojen (mättäät, jänteet, väliköt, rimmet, kuljut) säilyminen ja niiden kasvillisuuden tietty omalei maisuus vielä myöhään mu- ja tkg-vaiheissa kuitenkin aut tavat taitavaa luokittajaa alkuperäisen tyypin löytämisessä. Ojitettujen soiden luokituksen laaja käyttö (mm. metsäta louden suunnittelu, metsäverotus, VMI, tutkimus) on paljas tanut myös puutteita järjestelmässä (ks. esim. Reinikainen 1984 a). Parannusyrityksinä on nähtävä paitsi kasvillisuus luokituksen kehittäjien ponnistelut, myös hankkeet muiden suoluokituskriteerien etsimiseksi. Vahtera (1955) teki 23 suontutkimusosastolla laatimassaan väitöskirjassa ominta keisen ehdotuksen ojitettujen soiden hyvyysluokitteluksi turpeen ravinnepitoisuuksien perusteella. Tämä lähestymis tapa on noussut uudelleen esiin, kun turpeen ravinnevarojen tarkastelu suometsätalouden edellytyksenä on huomattu en tistä tarpeellisemmaksi ja kun analytiikka on tehostunut (ks. Westman 1981, Kaunisto ja Paavilainen 1988). Suontut kimusosaston nykyisistä tutkijoista Kaunisto (esim. 1982) ja Penttilä (1984) ovat esittäneet uusia keinoja ojitusalu eiden luokitukseen. Edellinen on tähdentänyt pintaturpeen kokonaistyppipitoisuuden ja maatuneisuuden mahdollisuuksia sijoitettaessa tkg- tai mu-kasvupaikkaa ravinteisuussarjaan. Penttilän ensikokeilut pituusboniteetin soveltamisesta suo puustoihin on tehty Pohjois-Suomessa, missä ojitusalueiden kasvillisuusluokitus on suurimmissa vaikeuksissa. Metsätalouden turvemaiden luokitus näyttää lähivuosina ke hittyvän paremmin vastaamaan sille asetettuihin haasteisiin (esim. taulukko 2). Perusteiltaan cajanderilaiseen kasvil lisuusluokitteluun tehtyjen parannusehdotusten (ks. esim. Reinikainen 1988) toteuttaminen osoittanee pian, mihin koh tiin ja missä määrin tyypittelyyn tarvitaan lisäapua. Luo kituksen ekologinen tausta ja selitys vahvistuvat, kun en tistä parempi mittaustieto voidaan entistä luontevammilla laskentamenetelmillä liittää kasvillisuuden vaihtelun ana lyysiin. Kasvillisuus- ja kasvupaikkaluokkien taksatorisen merkityksen määrittely voidaan myös nykyisin tehdä kattavan ja harhattoman aineiston pohjalta objektiivisin menetelmin. 24 Kirjallisuutta Ahti, E. 1974. Soiden luokituksesta valtakunnan metsien in ventoinnin yhteydessä. Summary: Peatland classification in connection with the national forest inventory in Finland. Suo 25: 71-72. Cajander, A.K. 1911. Kangasmetsistä turvemaalla. Referat: Über gewohnliche Waldtypen auf Torfböden. Suomen Metsänhoi toyhdistyksen julkaisuja 28(11): 1-8. - 1913. Studien iiber die Moore Finnlands. Acta Forestalia Fennica 12(1): 1-190. Eurola & Holappa, K. 1984. Luonnontilaisten soiden ekologia ja soiden metsäojituskelpoisuus. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 148: 90-108. - & Kaakinen, E. 1978. Suotyyppiopas. 87 s. Porvoo. Heikurainen, L. 1953 a. Die kiefernbewachsene eutrophen Moore Nordfinnlands. Annales Botanici Societatis Vanamo 26(2): 1-189. - 1953 b. Suotyyppikysymysten tarkastelua. Summary: Some thoughts on the question of swamp types. Metsätaloudellinen aikakauslehti 1/1953: 1-3. - 1953 c. Vastine O. Huikarin puheenvuoroon 'Mikä suotyyppi?'. Metsätaloudellinen aikakauslehti 2/1953: 55-56. - 1968. Suo-opas. 2p. 40 s. Helsinki. - 1973. Soiden metsänkasvatuskelpoisuuden laskentamenetelmä. Summary: A method for calculation of the suitability of pe atland for forest drainage. Acta Forestalia Fennica 131: 1-35. - 1980. Metsäojituksen alkeet. 284 s. Helsinki. - & Pakarinen, P. 1982. Suokasvillisuus ja suotyypit. Teok sessa: J. Laine (toim.): Suomen suot ja niiden käyttö. Suoseura ry. IPS:n Suomen kansallinen komitea: 14-23. Hotanen, J.-P. 1988. Tutkimus Ylä-Karjalan metsä- ja suotyyp pien luokittelusta. Lis. työ, Joensuun Yliopisto, Biologian laitos. 191 s. Huikari, O. 1952. Suotyypin määritys maa- ja metsätaloudel 25 lista käyttöarvoa silmällä pitäen. Summary: On the deter mination of mire types, specially considering their drainage value for agriculture and forestry. Silva Fennica 75: 1-22 . - 1953. Mikä suotyyppi? Metsätaloudellinen aikakauslehti 2/1953: 55. - , Muotiala, S. & Wäre, M. 1964. Ojitusopas. Helsinki. 244 s. Kaunisto, S. 1983. Puuston typpilannoitustarpeen määrittämi sestä ojitetuilla turvemailla. Metsäntutkimuslaitoksen tie donantoja 94: 4-19. - & Paavilainen, E. 1988. Nutrient stores in old drainage areas, their sufficiency, and tree growth. Seloste: Metsä ojitettujen turvemaiden ravinnevarat, niiden riittävyys ja puuston kasvu. Communicationes Instituti Forestalis Fenniae 145. Painossa. Kivinen, E. 1933. Suokasvien ja niiden kasvualustan kasvinra vintoainesuhteista. Referat: Untersuchungen iiber den Ge halt an Pflanzennährstoffen in Moorpflanzen und an ihren Standorten. Acta Agralia Fennica 27: 1-140. Kosonen, M. 1976. A review of the origin, development and significance of ordination methods in present phytoecolo gical research. Pubi. Univ. Joensuu B 2, 6: 1-24. Kotilainen, M.J. 1927. Untersuchungen iiber die Beziehungen zwischen der Pf lanzendecke der Moore und der Beschaffenheit besonders der Reaktion des Torfbodens. Wiss. Veröff. des Finnischen Moorkulturvereines 7: 1-219. Kärenlampi, L. 1972. Factor analytic studies on the vegeta rion of the surroundings of the Kevo subarctic station. Rep. Kevo Subarctic Res. Stat. 9: 66-72. Lukkala, O.J. 1929 a. Tutkimuksia soiden metsätaloudellisesta ojituskelpoisuudesta erityisesti kuivatuksen tehokkuutta silmällä pitäen. Referat: Untersuchungen iiber die wald wirtschaftliche Entwässerungsfähigkeit der Moore mit Beson derer Riicksicht auf den Trocknungseffekt. Communicationes Instituti Forestalis Fenniae 15: 1-301. 26 - 1929 b. Soiden ojituskelpoisuuden määrääminen metsätaloutta varten. Kekusmetsäseura Tapion julkaisu. 20 s. Helsinki. - 1930. Suot, niiden ojitus metsätaloutta varten ja suometsien hoito. Teoksessa: Maa ja metsä IV: 493-518. - 1939. Soiden metsäojituskelpoisuus. 3 p. 48 s. Helsinki. - & Kotilainen, M.J. 1945. Soiden metsäojituskelpoisuus 4 p. 56 s. Helsinki. Melin, E. 1917. Studier över de norrländska myrmarkernas ve getation med särskild hänsyn tili deras skogsvegetation efter tor rläggning. Norrländskt Handbibliotek 7: 1-426. Mikkola, K.J., Oksanen, J. & Pakarinen, P. 1984. Kasviekolo gisia ATK-ohjelmia. Helsingin yliopiston Kasvitieteen lai toksen monisteita 91: 1-70. Pankakoski, A. 1939. Ekologis-kasvistollisia tutkimuksia Hiisjärven luonnonpuistossa. Referat: Ökologisch-floris tische Untersuchungen in Naturpark von Hiisjärvi in Sudostfinnland. Annales Botanici Societatis 'Vanamo' 10(3): 1-154 . Penttilä, T. 1984. Suometsien pi tuusbonitoinnin mahdolli suudet. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 148: 79-89. Reinikainen, A. 1965. Vegetationsuntersuchungen auf dem Walddiingungs-Versuchsfeld des Moores Kivisuo, Kirchsp. Leivonmäki, Mittelfinnland. Communicationes Instituti Forestalis Fenniae 59(5): 1-62. - 1984 a. Soiden ja metsäojitettujen turvemaiden luokittelun perusteet ja nykyongelmat. Metsäntutkimuslaitoksen tiedo nantoja 148: 65-78. - 1984 b. Suotyypit ja ojituksen vaikutus pintakasvillisuuteen. Teoksessa: Jaakkoinsuon koeojitusalue 75 vuotta (Jaak koinsuo experimental drainage area 75 years). Metsäntutki muslaitoksen tiedonantoja 156: 7-21. - 1988. Metsäojitettujen soiden kasvupaikkaluokituksen suun nanhakua. Summary: The need of improving the site classi fication of mires drained for forestry. Suo 39(3):61-71. - , Lindholm, T. & Vasander, H. 1984. Ecological variation of mire site types in the small kettle-hole mire Heinisuo, 27 of mire site types in the small kettle-hole mire Heinisuo, southern Finland. Annales Botanici Fennici 21: 79-101. Ruuhijärvi, R. 1983. The Finnish mire types and their regi onal distribution. Teoksessa: Gore, A.J.P. (Ed): Mires: swamp, bog, fen and moor. B. Regional studies: 47-67. Amsterdam . Sarasto, J. 1952. Metsäojituksen aiheuttamista aluskasvilli suuden muutoksista eräissä suotyypeissä. Referat: Über Ve ränderungen in der Untervegetation einiger Moortypen als Folge der Waldentwässe rung . Communicationes Instituti Fo restalls Fenniae 40(13): 1-32. - 1957. Metsän kasvattamiseksi ojitettujen soiden kasvilli suuden muutoksista eräissä suotyypeissä. Referat: Über Struktur und Entwicklung der Bodenvegetation auf fiir Walder ziehung entwässerten Mooren in der siidlichen Hälfte Finn lands. Acta Forestalia Fennica 65(7): 1-108. - 1961. Über die Klassifizierung der fiir Walderziehung entwäs serten Moore. Acta Forestalia Fennica 74(5): 1-47. Sepponen, P., Haapala, H., Hiltunen, R. & Häggman, J. 1978. The nutrient ecology of certain mires in the parish of Yli kiiminki. Aquilo (Ser.Bot)l6: 1-15. Suominen, J. 1969. The vegetation of railway embankments and adjacent storage areas in Finland. Annales Botanici Fennici 6: 353-367. Tanttu, A. 1915. Tutkimuksia ojitettujen soiden metsittymi sestä. Referat: Studien iiber die Aufforstungsfähigkeit der entwässerten Moore. Acta Forestalia Fennica 5(2): 1-245. Tuomikoski R. 1942. Untersuchungen über die Untervegetation der Bruchmoore in Ostfinnland. I. Zur Methodik der Pflanzen soziologischen Systematik. Seloste: Tutkimuksia korpien aluskasvillisuudesta Itä-Suomessa. I. Kasvisosio logisen systematiikan metodiikkaa. Annales Botanici Sociea tatis Zoologicae - Botanicae Fennicae 'Vanamo' 17(1): 1-203 . 1950. Mietteitä suotyyppijärjestelmästämme. Suo 1(4): 25-26. 28 Vahtera, E. 1955. Metsänkasvatusta varten ojitettujen soiden ravinnepitoisuuksista. Referat: Über die Nährstoffgehalte der fur Walderziehung entwasserten Moore. Communicationes Instituti Forestalis Fenniae 45(4): 1-108. Westman, C.J. 1981. Fertility of surface peat in relation to the site type and potential stand growth. Acta Forestalia Fennica 172: 1-77. - 1987. Site classification in estimation of fertilization ef fects on drained mires. Seloste: Kasvupaikkojen luokitus lannoitusvaikutuksen arvioinnissa ojitetuilla rämeillä. Acta Forestalia Fennica 198. 55 s. 29 2. METSÄOJITUS 21. Hydrologia ja turpeen vesitalous Erkki Ahti 211. Taustaa Hydrologialla tarkoitetaan laajassa mielessä tiedettä, joka tutkii maapallon vesivarojen esiintymistä ja kiertoa sekä niiden kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia. Seuraa vassa tarkastellaan veden kiertokulkua suolla ja metsäoji tuksen vaikutusta siihen. Tarkastelu perustuu, paitsi met säntutkimuslaitoksella, myös Vesihallituksessa ja Helsingin yliopiston suometsätieteen laitoksella tehtyyn pitkäaikai seen tutkimukseen. Viime vuosina hydrologinen tutkimus on aloitettu myös monessa muussa yliopistossa. Soiden hydrologiaa ja nimenomaan ihmisen vaikutusta soiden hydrologiaan on tutkittu useita eri koejärjestelyjä käyt täen. Yleensä tutkimukset perustuvat varta vasten tehtyihin mittauksiin, joiden kohteena ovat koealueiden hydrologiset tunnukset eli sadanta, valunta, haihdunta ja joskus vesiva raston muutos. Eräissä tapauksissa metsäojituksen vaiku tuksia on yritetty selvittää vertaamalla jokivesistöjen pit käaikaisia virtaamatilastoja metsäojituspinta-alan kasvuun jokien valuma-alueilla. Metsäntutkimuslaitoksen suontutki musosastolla sekä pääasiallisen kiinnostuksen että mit tausten kohteena on enimmäkseen ollut valunta. Metsäoji tuksen vaikutuksia valuntaan on ilman varsinaisia ojittamat tomia vertailualueita tutkittu käyttämällä menetelmää, jossa perusajatuksena on, että päätelmät voidaan tehdä epäsuorasti vertaamalla tehokkaasti ja harvaan ojitettuja suoalueita. 30 212. Suon vesitaseen osatekijät Suon vesitaseella tarkoitetaan suolle tulevien vesien ja kaantumista valuntaan, haihduntaan ja väliaikaiseen varas toitumiseen suolle. Suurin osa soille tulevista vesistä on sadantaa. Aapasoille voi myös valua huomattavia vesi määriä ympäröiviltä mailta. Osa sadevesistä haihtuu suoraan kasvillisuudesta. Tätä haihdunnan osatekijää, jonka osuus haihdunnasta riippuu kasvillisuuden määrästä, sanotaan pidännäksi eli interseptioksi. Osa sadevesistä painuu tur veprofiiliin (suodanta eli infiltraatio) ja tunkeutuu sade määrästä ja pohjavesipinnan syvyydestä riippuen pohjavesi pintaankin asti. Koska pohjavesipinta on luonnontilaisilla soilla hyvin lä hellä turpeen pintaa, tämä pysyy sateettominakin kausina kosteana. Suon pinnasta haihtuva vesi korvautuu kapillaari sesti syvemmistä turvekerroksista, jolloin turpeen pinta pysyy jatkuvasti kosteana ja nopea haihtuminen voi edelleen jatkua. Runsaspuustoisilla soilla, kuten esimerkiksi mo nilla korpisoilla, suoraan turpeen pinnasta tapahtuvalla haihdunnalla on suhteellisen vähäinen merkitys. Pääosa haihdunnasta tapahtuu puiden latvuksista joko transpiraation tai latvuspidännän muodossa. Pohjavesipinnan alapuolella suovedet ovat jatkuvassa liik keessä kohti lähintä avovesiuomaa. Koska turpeen vedenlä päisevyys on pieni, ja kun luonnontilaisen suon kaltevuus ja luontainen uomatiheys ovat vähäisiä, suolta valumalla poistuva vesimäärä jää yleensä pienemmäksi kuin haihdunta. Vesien valuminen luonnontilaisilta soilta on niin hidasta, että keskimäärin 2/3 suolle lumettomana aikana tulleista ve sistä ehtii haihtua, ennenkuin saavuttavat vesiuoman. Mikäli suolle tulee vettä nopeammin kuin sitä ehtii suo tautua, ts. sadanta on nopeampaa kuin suodanta, ja alkaa 31 esiintyä pintavaluntaa, suo menettää suuren osan yllä kuvatusta valuntasuhteita tasoittavasta vaikutuksestaan. Pintavalunta on monin verroin nopeampaa kuin turpeessa ta pahtuva valuminen, ja näin aikaa haihdunnalle jää vähän: vesi virtaa pintavaluntana suhteellisen nopeasti kohti lä himpää avovesiuomaa, ja myös sadeveden väliaikainen varas toituminen suolle saattaa jäädä lyhytaikaiseksi (kuva 1). Kuva 1. Esimerkki luonnontilaisen suon valuntaa tasaavasta vaikutuksesta. Tapauksessa A (pieni sademäärä) valunta ta pahtuu turpeessa, jolloin suuri osa suolle sataneesta vedes tä haihtuu. Tapauksessa B (suuri sademäärä) valunta tapah tuu pintavaluntana niin nopeasti, että suhteellisesti pal jon pienempi osa sademäärästä ehtii haihtua. Tapauksessa B luonnontilaisen suon valuntaa tasaava vaikutus on vähäinen. 32 Tällaisia tilanteita esiintyy usein kevättulvien ja joskus poikkeuksellisen runsaiden kesäsateiden yhteydessä. Yleensä kuitenkin touko-elokuun sademäärä, eli sen jakson sademäärä, jonka aikana merkittävää haihduntaa voi Suomessa tapahtua, jakautuu koko jaksolle niin tasaisesti, että ns. pintava luntakynnys ylittyy ojittamattomilla suoalueilla suhteel lisen harvoin. Luonnontilaisten soiden vesivarasto pysyy pitkällä aika välillä vakiona, ellei tapahdu ilmastonmuutoksia. Vuotuista vaihtelua samoin kuin vuodenaikojen mukaista vaihtelua tie tenkin esiintyy. 213. Metsäojituksen vaikutus suon vesitaseeseen Ojituksen vaikutuksesta suon pohjavesipinta laskee pysyväis luonteisesti keskimäärin 20-40 cm, oji tustehosta riippuen. Muutosta vastaava vesivaraston muutos, ns. tyhjenemisva lunta, tapahtuu yleensä muutamassa viikossa. Pohjavesi pinnan lasku aiheuttaa turpeen pintaosien kuivumisen, jol loin haihdunta turpeen pinnasta pienenee. Vastaavasti va lunta kasvaa. Välittömästi ojituksen jälkeen lumettoman ajan valunta lienee n. 2/3 ja haihdunta n. 1/3 sadannasta, kun luvut ennen ojitusta olivat päinvastoin. Nämä arviot ovat kuitenkin kovin keskimääräisiä. Etenkin valunnan osalta eri vuodet poikkeavat hyvinkin paljon toisistaan. Haihdunnan vuosivaihtelu on huomattavasti vähäisempää. Ojituksen jälkeen puusto voimistuu, jolloin puuston kasvavan vedenoton, transpiraation ja latvuspidännän kautta suon ko konaishaihdunta alkaa jälleen kasvaa. Vanhojen, runsaspuus toisten ojitusalueiden on todettu poikkeavan vuotuisen haih dunnan ja valunnankin suhteen suhteellisen vähän luonnonti laisesta suosta. (Kuva 2). 33 Kuva 2. Periaatepiirros ojituksen vaikutuksesta lumettoman ajan haihduntaan ja valuntaan. Nykyisen käsityksen mukaan haihdunta-valuntasuhde palautuu ennalleen muutamassa vuo sikymmenessä puuston kehityksen myötä. Piirroksessa sadan ta on oletettu vakioksi. 214. Ojituksen vaikutus valuntahuippuihin Yleinen käsitys on, että metsäojitus lisää tulvariskiä. Tämä käsitys on sikäli perusteltavissa, että ojitusta välit tömästi seuraavan vuosikymmenen ajan on vuosivalunnan li säksi myös valuntahuippujen osoitettu olevan selvästi korke ampia kuin ennen ojitusta. Muutos johtuu uomatiheyden kas vusta. Jos sadantanopeus ylittää suodantanopeuden lyhyek sikin ajaksi, nopea pintavalunta ehtii ojitetulla suolla saavuttaa avovesiuoman (ojan), ennenkuin vedet sateen päät tymisen jälkeen ehtivät painua turpeeseen. Myös turpeeseen 34 painuneet vedet saavuttavat ojitusalueella avouoman nope ammin kuin ojittamattomalla suolla, joten ojitusalueen va luntahuiput ovat merkitsevien sateiden yhteydessä korke ampia, vaikka pintavaluntakynnys ei lainkaan ylittyisi. Koska voidaan olettaa, että ojituksen aiheuttama puuston el pyminen vaikuttaa vain suhteellisen pienten sateiden aiheut tamiin valuntahuippuihin, ojituksen vaikutusta valuntahuip puihin yleensä voidaan pitää suhteellisen pysyvänä (kuva 3). Kuva 3. Periaatepiirros ojituksen vaikutuksesta valuntahuip puihin. Pienen sateen sattuessa ojitusalueen voimistunut puus to estää valuntahuipun syntymisen, mutta voimakkaan sateen ai heuttama valuntahuippu on ojitusalueella korkeampi kuin ennen oj itusta. 35 Metsäntutkimuslaitoksen suontutkimusosaston tutkimuksissa on todettu, että kapeaan sarkaan ojitetun suon valuntahuiput ovat ojasyvyydestä lähes riippumatta korkeampia kuin leveään sarkaan ojitetun. Kevään lumensulamistulvaan ojituksella on aluksi samansuun tainen, mutta pienempi vaikutus kuin kesäajan valuntahuip puihin. Puuston kehittyessä lumien keskimääräinen sulamis nopeus pienenee, jolloin ojituksella lopulta tulee olemaan kevättulvahuippuja tasaava vaikutus. 215. Ojituksen vaikutus ravinteiden huuhtoutumiseen Tärkeimpien kasvi ravinteiden osalta (typpi, fosfori, kalium) metsäojitus ei oleellisesti vaikuta valumavesien ainepitoi suuksiin. Toisaalta ojituksen aiheuttama vuosivalunnan kasvu merkitsee, että myös typen, fosforin ja kaliumin huuh toutuminen vastaavasti kasvaa. Merkittävin ojituksen ai heuttama muutos on kuitenkin valumavesien kiintoainepitoi suuksien lisääntyminen, joka on erityisen selvä ojitusta vä littömästi seuraavina vuosina. Kun ojitus juuri näinä vuo sina aiheuttaa myös valunnan voimakkaan kasvun, kiintoaine kuormitusta voidaan pitää vakavimpana ojituksen aiheuttamana vesistöhaittana. 216. Turpeen vesitalous Luonnontilaisella suolla pohjavesipinta on suurimman osan kasvukaudesta niin lähellä turpeen pintaa, että suurin osa turpeen huokostilasta on kokonaan veden täyttämää. Suon pinnassa on kuivina kausina 10-20 cm:n kerros, jonka huokos tilassa on veden lisäksi myös ilmaa ja puiden juurien tar vitsemaa happea. Ilmatila kasvaa tasaisesti turpeen pinnan suuntaan, mutta monien turpeiden vedenpidätyskyky on niin suuri, että vielä 5 cm pohjavesipinnan yläpuolella ilmatila on vain muutamia prosentteja huokostilasta. Kun ilman vaih 36 tuvuus tällaisessa tilanteessa on hidasta, maan ilmatilan happipitoisuus on biologisten maaprosessien vuoksi alhainen. Näissä olosuhteissa puiden juuret keskittyvät ohueen pinta turvekerrokseen. Juurten toiminta on tehotonta, ja niiden käytettävissä on pienen maatilavuuden vuoksi vähän ravin teita. Ojituksen vaikutuksesta osa suon vesivarastosta poistuu ojien kautta suhteellisen lyhyessä ajassa, ja pohjavesi pinnan yläpuolisen kerroksen ilmatila kasvaa. Samalla kasvaa sen maakerroksen tilavuus, jossa puiden juuriston toiminta on mahdollista. Syntyy uusi hydrologinen tasapai notila, jota kuvastaa syvemmällä oleva, mutta epävakaampi pohjavesipinta, jonka korkeusvaihtelu on voimakkaampaa kuin ennen ojitusta. Ojituksen vaikutus pohjavesipinnan käyttäytymiseen riippuu sarkaleveydestä ja ojasyvyydestä. Mitä tiheämpi ojaverkosto on, sitä suurempi osa sadevedestä valuu ojiin sateen aikana ja välittömästi sen jälkeen, ja vastaavasti pienempi osa jää turpeeseen nostamaan pohjavesipintaa. Myös pohjavesipintaan saakka tunkeutunut sadevesi poistuu suolta lyhyemmällä vii veellä kuin leveältä saralta. Kapea sarka on puiden juurten kannalta edullinen, koska pohjavesipinta ja juuristoker roksen vesi-ilmasuhteet ovat suhteellisen vakaita. (Kuva 4) . 37 Kuva 4. Kahden peräkkäisen sateen vaikutus pohjavesipin nan syvyyteen kolmessa ojitusvaihtoehdossa. A=ojittama ton, B: sarkaleveys 20 m, ojasyvyys 30 cm, C: sarkaleveys 40 m, ojasyvyys 80 cm. Vaikka keskimääräinen pohjavesi pinnan syvyys on suurin tapauksessa C, myös vaihteluvä li on suurin. 38 Ojasyvyys vaikuttaa pohjavesipinnan käyttäytymiseen eri ta valla kuin sarkaleveys. Jos ojat ovat syviä, valuntaa ta pahtuu myös sateettomina jaksoina, ja pohjavesipinta painuu keskimäärin syvemmälle kuin matalia ojia käytettäessä. 0- jien syventäminen ei kuitenkaan vaikuta siihen osaan sadeve sistä, joka poistuu ojiin turpeen pintaa pitkin tai vettä hyvin läpäisevän pintakerroksen kautta välittömästi sateen yhteydessä. Kapean saran edullista vaikutusta puiden juurikerroksen kos teussuhteisiin ei ole mahdollista korvata kaivamalla leveään sarkaan ojitetun suon ojat syvemmiksi. Jos sarkaleveys on suuri, suuri osa sadevesistä painuu ojasyvyydestä riippu matta turveprofiilissa pohjavesipintaan asti aiheuttaen voi makkaan pohjavesipinnan nousun, mikä on juuristojen kannalta epäedullista. Kun pohjavesipinnan korkeusvaihtelu on voima kasta, juuristo pyrkii kehittymään siihen turveprofiilin osaan, johon pohjavesipinta ei yllä sateisinakaan jaksoina, eli pohjavesipinnan vaihteluvälin ylätasoon. Näin ojien sy ventämisellä saatu keskimääräisen pohjavesipinnan lasku ei ole kokonaan puiden hyödynnettävissä. Suopuustojen juuristot kestävät korkealla olevaa pohjavesi pintaa suhteellisen hyvin keväällä ja alkukesän aikana. Juurikerroksen syvyys määräytyykin lähinnä heinä-syyskuun pohjavesisuhteiden mukaiseksi, jolloin juuristot ovat eri tyisen herkkiä vaurioitumaan hapettomissa olosuhteissa. Ojituksen vaikutus puiden kasvuun on monimutkainen tapahtu maketju, johon vesi- ja happi talouden lisäksi kytkeytyvät maabiologiset ja ravinnetalouden muutokset. 39 Kirjallisuutta Ahti, E. 1978. Maaveden energiasuhteista ojitetulla suolla. Summary: Energy relationships of soil water on drained peat. Communicationes Instituti Forestalls Fenniae 94(3). 56 s. - 1987. Water balance of drained peatlands on the basis of water table simulation during the snowless period. Seloste: Ojitettujen soiden vesitaseen arvioiminen lumettomana aikana pohjavesipinnan simulointimallin avulla. Communicationes Instituti Forestalls Fenniae 141. 64 s. Heikurainen, L., Kenttämies, K. & Laine, J. 1978. The Envi ronmental Effects of Forest Drainage. Lyhennelmä: Metsäo jituksen ympäristövaikutukset. Suo 29: 48-58. Huikari, 0., Paarlahti, K. & Ravela, H. 1966. Sarkaleveyden ja ojasyvyyden vaikutuksesta suon vesitalouteen ja valun taan. Summary: On the effect of srip-width and ditch depth on the water economy and runoff on peat soil. Communicati ones Instituti Forestalls Fenniae 61(8): 39 s. Mustonen, S. & Seuna, P. 1971. Metsäojituksen vaikutuksesta suon hydrologiaan. Summary: Influence of forest draining on the hydrology of peatlands. Vesientutkimuslaitoksen jul kaisuja 2. 63 s. Pelkonen, E. 1975. Vuoden eri aikoina korkealla olevan pohja veden vaikutus männyn kasvuun. Summary: Effects on Scots pine growth of ground water adjusted to the ground surface for periods of varying length during different seasons of the year. Suo 26:25-32. 40 22. Metsäojitusmenetelmien kehitys Olavi Huikari 221. Lapiokaivu Suomessa aloitettiin jo 1800-luvulla järjestelmälliset sois tuneiden metsämaiden ojitukset. Työt tehtiin aina 1940-luvun lopulle käsityömenetelmillä. Ojituskohteiden va linta ja töiden suunnittelu sekä hinnoittelu tapahtui huo lella laadittujen ja koekentillä tutkittujen ohjeiden mu kaan . Lapiokaivun työmenetelmät, työvälineet ja kustannuslaskenta oli kehitetty korkeatasoisiksi tutkimuksen ja käytännön työ organisaatioiden määrätietoisen työn tuloksena. Ojitusalueet oli hyvin useissa tapauksissa vielä 1940-luvulla kartoitettava ojitussuunnittelijan toimesta. Tällöin tutkittiin myös ojitusalueen turvekerrosten sy vyydet, jotta ojien sijoittelussa voitiin ottaa myöhempi painuminen huomioon. Viime vuosisadan kuivatukset tehtiin pääasiallisesti hajao jituksina tai hyvin harvoina verkostoina. Myös tämän vuosi sadan alun ojitukset olivat vielä "valmistavia". Vuosilta 1909-1928 löytyy tilastoista jo maininta, että ojamäärän keskiarvo on uusissa ojituksissa 84 metriä hehtaaria kohti. Vuosina 1929-1950 oli ojamäärä 145 m/ha. Konekaivun yleis tyessä pyrittiin kapeampaan sarkaleveyteen ja ojamäärä nousi nopeasti 250 metriin hehtaaria kohti. Ojituksen työmenetelmien kehittämisessä ja käyttöönotossa muodostui pyrkimys kustannusten halventamiseen ja ojituksen vaikutusten tehostamiseen kehityksen suuntaa ja nopeutta määrääväksi. Hyvällä suunnittelulla säästettiin kustan 41 nuksia ja saatiin ojastoista tehokkaasti toimivia sekä maiden kuivatuksessa että vesien poisjohtamisessa. Ilmaku vauksen avulla tehtyjen peruskarttojen nopea yleistyminen säästi myöhemmin paljon suunnittelukustannuksia. Toisen maailmansodan jälkeinen työmiesten vaikea saanti ras kaaseen ja syrjäisillä seuduilla tapahtuvaan metsäojitus työhön sekä yleinen ja nopea kustannusten nousu pakottivat yhä enenevässä määrin kokeilemaan ja tutkimaan uusia työme netelmiä. Ennen konekaivun läpimurtoa laajimman käytön niistä saavuttivat metsien salaojitus ja ojitusdynamii tin käyttö. 222. Salaojitus Salaojituksella pyrittiin kulkuolosuhteiden parantamiseen, kaivettavien maamäärien pienentämiseen sekä ojien perkausta peen vähentämiseen ja tätä kautta kustannusten säästöön. A luksi metsäsalaojat kaivettiin turvetyömailta opituilla hol vi salaoj amenetelmi Ilä sekä myöhemmin riuku- ja risusalao jilla. Ensimmäiset muoviputkisalaojakentät perustettiin Metsäntutkimuslaitoksen Muhoksen tutkimusmetsiin vuonna 1958. Salaojia kaivettiin metsäojituksena noin 300 kilometriä. Suurin merkitys aktiivisella salaojitusmenetelmi en kehittä misellä oli muovikalvo- ja muoviputkisalaojituksen sovelta misessa pelto-ojitukseen, vaikkakaan k.o. menetelmät eivät yleistyneet metsäojituksessa. 223. Ojitusdynamiitti-ojitus Ihmistyövoiman tarvetta onnistuttiin vähentämään myös oji tusdynamiittimenetelmällä. Perusteellisilla kenttätutkimuk silla selvitettiin tämän vaarallisen työmenetelmän suunnit telu, työvaiheet, kaivuvaikeusluokat ja kustannukset. Mene 42 telmällä aikaansaadusta kustannussäästöstä antaa kuvan ohei sessa asetelmassa esitetty vertailu lapiokaivun kustannuk siin eri kaivuvaikeusluokissa (Huikari 1953): Havaitaan, että ojitusdynamii tin avulla pystyttiin ojitta maan lapiokaivua huomattavasti halvemmilla kustannuksilla vaikeimpia eli ohutturpeisia, kantoisia ja kivisiä ojitus kohteita, jotka olivat myös samalla ojituskelpoisuudeltaan parhaita alueita. Ojitusdynamiittia käytettiin myöhemmin varsinkin auraojien risteysten puhdistuksessa ja pahimpien kivikkojen raivauk sessa. Ojitusdynamiitilla kaivettiin metsäojia kaikkiaan noin 2000 km. 224. Konekaivu On mielenkiintoista havaita, että vuonna 1960 olivat metsäo jituksen sarkaojien kaivun yksikkökustannukset seuraavat (0- j itusopas 1963 ) : Lapiokaivun kai- vuvaikeusluokka Dynamiittikaivu kustannuskerroin IV 0,94 V 0,72 VI 0, 59 VII 0, 52 VIII 0,59 avo-ojat lapiokaivuna 1,50 mk/m dynamiittikaivuna 1,40 " latvus-salaojat 1,20 " muovisalaojat 1,00 " avo-ojat metsäauralla 0,35 " pintavesivaot O 1—» O 43 Sarkaleveyssarjakoekentillä suoritetut tutkimukset osoit tivat samanaikaisesti, että mitä kapeampi sarka sen parempi puiden kasvu. Aurausmenetelmän käyttöönotto mahdollisti ko konaistehtävän laajuuden vaatiman tehokkuuden, sillä valta kunnalliseksi tavoitteeksi asetettiin (Pohjanmaan kuivatus komitean mietintö 1961) metsäojituskelpois ten soiden ojitta minen 18 vuodessa. Metsäojitusmäärät kohosivatkin jo 1961 mennessä 120 000 hehtaariin vuodessa. Voitiin laskea, että silloisella sarkaleveydellä ja vuotuisella ojituspinta-a -lalla tulisi jäljellä oleva luontaisesti ojituskelpoisten soiden metsäojitus toteutetuksi 23 vuodessa. Metsäojien kaivuun sopivan oja-auran kehittäminen loi metsäojituksen laajamittaisen toteuttamisen edellytykset ja mullisti koko työn toteutuksen perusteet sekä toi mukanaan myös lannoituksen taloudellisen käytön mahdollisuudet. Aurausmenetelmän kustannukset olivat jälkiperkauksineen vuonna 1958 Tapion työmailla noin 38 mk/m ja kaivurikaivun noin 140 mk/m. Auraus oli jo yleistynyt vallitsevaksi työ menetelmäksi ollen sen osuus 55 % kaivettujen metsäojien ko konaismäärästä. Lapiokaivun ja räjäytyksen yhteenlaskettu osuus oli 45 % ja kaivurikaivun noin 5 %. Vuosittain kaivettiin metsäojia tuolloin noin 8 miljoonaa metriä. Vuonna 1961 oli aurauksen osuus 80 % kaivettujen ojien kokonaismäärästä, joka oli kohonnut jo 14 miljoonaan metriin vuodessa. Kaivureilla tehtiin metsäojitusta noin 10 % ja lapiokaivulla sekä räjäyttämällä yhteensä vielä noin 10 %. 225. Tulevaisuuden näkymiä Edellä on käsitelty lähinnä metsäo j itusmenetelmien kehitys historiaa. Vaikka traktorikaivuri on nykyään lähes kokonaan syrjäyttänyt vanhat menetelmät, erityisesti oja-auratek 44 niikan kehittämisen voidaan voidaan, kuten edellä jo todet tiin, luoneen pohjan laajamittaiselle turvemaiden metsäta loudelliselle käytölle. Kun soiden uudi so ji tustehtävä, jota voidaan pitää maailman laajimpiin kuuluvana maanparannusoperaationa, nyt on päätty mässä, tutkimuksen uudeksi haasteeksi on nousemassa kunnos tusojituksen menetelmien kehittäminen. Nykyinen tutkimustehtävä ei ole luonteeltaan tekninen. Vaikka kunnostusojitus onkin nykyään yksipuolisesti kaivuri tekniikan varassa, selvästi keskeisempi ongelma kuin kunnos tusojitustekniikan kehittäminen on kehittää keinot kunnostusojitustarpeen ja kunnostusojitusmenetelmän (o janperkaus, täydennysojitus, uusintaojitus) määrittämistä varten. Tämän aihepiirin tutkimus on toistaiseksi ollut kovin vaatimatonta (vrt. luku 23), eikä tutkimukseen perus tuvia ohjeita ole vielä käytettävissä. Kirjallisuutta Huikari, O. 1951. Metsäojituksissa käytetyt uusimmat työmene telmät ja ojamallit. Koetoiminta ja Käytäntö N:o 11/1951. Maaseudun tulevaisuuden liite. - 1953 a. Alustavia ohjeita metsämaiden salaojitusta varten. Metsähallitus. - 1953 c. Ojitusdynamiitin käytöstä metsäojituksessa. Summary: The use of dynamite in the drainage of swamps for forestry purposes. Metsätaloudellinen aikakauslehti 1953 ( 9): 281-284 . - 1953 d. Metsäojitus koneellistuu. Metsätaloudellinen aika kauslehti 1953( 10 ) : 338-339. 1954. Metsänhoitotöiden koneellistamisen nykyvaihe. 45 Summary: A good start with the mechanisation of silvicul tural tasks. Metsätaloudellinen aikakauslehti 1954 ( 8) : 303-306. - 1956. Metsäojitus. Me tsäkäsik irja , osa I. - 1957. Tutkimuksia metsäoja-auran vedosta yhdellä ja kahdella vetokoneella. Suo 8(3):23 29. - 1958 a. Afforestation of the Swampslands of Finland. Lontoo. World Crops. - 1958 b. Metsäojituksen koneellistamisesta. Referat: Über die Mechanisierung der Waldentwässerung. Communicationes Instituti Forestalls Fenniae 49.7. 93 s. - 1963. Salaojituksen käyttömahdollisuudesta metsäojitusmene telmänä. Metsätaloudellinen aikakauslehti 1963(5 ): 237-241 . -, Muotiala, s. & Wäre, M. 1963. Ojitusopas. Kirjayhtymä, Helsinki. Lukkala, O.J. 1931. Metsäojituksen oppikirja. - 1940. Metsämiehen suo-oppi. - & Tirkkonen, 0.0.J. 1960. Metsäojien hinnoitustaulut. Valtaojanaurauskomitean mietintö. Komiteanmietintö N:o 5. 46 23. Kunnostusojitus Erkki Ahti, Juhani Päivänen ja Martti Vuollekoski 231. Hydrologisia näkökohtia Edellä on jo käsitelty ojituksen välittömiä vaikutuksia suon hydrologiaan. Niitä ovat pohjavesipinnan tason laskeminen, valunnan lisääntyminen ja haihdunnan väheneminen. Puuston varttuessa valunta- ja haihduntasuhteet alkavat palautua kohti alkutilannetta, mutta pohjavesipinta pysyy edelleen syvällä. Vaikka ojaston kuivatusteho ajan kuluessa heik kenee, puuston kasvava vedenotto ja sadevesien pidättyminen latvuksiin ja haihtuminen suoraan niistä (= latvuspidäntä) kykenevät monissa tapauksissa pitämään pohjavesipinnan riit tävän syvällä. Jos ojitusalueen alkupuusto on pieni ja puuston alkukehitys hidas, ojaston kunnon heikkeneminen johtaa kuitenkin usein jo kymmenessä vuodessa pohjavesi pinnan nousuun ja kasvun taantumiseen. 232. Kunnostusojituksen tähänastiset työmäärät Metsätilastolliseen vuosikirjaan (1982, 1984, 1986) on ti lastoitu seuraavat vuotuiset kunnostusojituksen määrät eräille viime vuosille: Vuosi Metsäojien Täydennys- pe rkaus oj itus km 1981 5 000 3250 1983 5 500 2750 1985 8 850 3900 47 Kilometreissä ilmaistujen suoritemäärien muuntaminen pinta alayksiköiksi on luonnollisesti epävarmaa. Laskennallisesti esim. 5500 km perattua ojaa merkitsisi noin 20000 ha, jos ojatiheys olisi 275 m/ha ja kaikki ojat perattaisiin. Äskettäin valmistuneessa valtakunnallisessa metsäojitusalu eiden inventointitutkimuksessa, jonka kohteena olivat vuosina 1930-78 metsäojitetut suot, todettiin ojamäärästä peratun 6% (Keltikangas ym. 1986). 233. Valtakunnallinen kunnostusojitustarve Metsäojien muodon ja syvyyden muuttumisesta on tehty useita erityisselvityksiä. Lapiokaivunaikaisista keskimäärin 20 vuotta vanhoista ojista oli Heikuraisen (1957) mukaan mataloitunut 84%, kun taas 7% ojista oli syventynyt syöpymisen vaikutuksesta. Lähes alku peräiset mitat oli säilyttänyt 9% ojista. Multamäen (1934) tutkimat keskimäärin 17 vuotta vanhat ojat olivat madaltuneet 75 %:iin kaivusyvyydestään. Antolan ja Sopon (1966) tutki milla 30 vuotta vanhoilla ojitusalueilla ojat olivat madaltu neet keskimäärin 64 %:iin alkuperäisestä kaivusyvyydestä. Valtakunnallisessa metsäojitusalueiden inventointitutkimuk sessa selvitetiin myös metsäojien kuntoa ja siihen perustuen perkaustarvetta (Keltikangas ym. 1986). Koko maan keskiar vona oli metsäojien kuntoluokkajakautuma seuraava: Hyvä 23,6 % Melko hyvä 28,5 % Tyydyttävä 28,4 % Melko huono 14,1 % Huono 5,4 % 100,0 o, o 48 Kuntoluokkajakautuman ja vuoden 1978 loppuun mennessä kai vetun kokonaisojamäärän perusteella tutkimuksen tekijät ar vioivat perkaustarpeen seuraavaksi: Valtakunnan metsien 7. inventoinnin arvio perkaustarpeesta Etelä-Suomessa on 213 800 ha, mikä vastannee 1960-luvun kes kimääräisellä ojatiheydellä (220 m/ha) noin 46 000 km ojaa. 234. Ojien kunnon heikkenemiseen vaikuttavat tekijät Ojien kunnon heikkenemiseen vaikuttavia tekijöitä on tut kittu lähinnä lapiolla kaivetuista ojastoista, mutta tu loksia voitaneen pääosin soveltaa myös koneellisesti kaivet tuihin ojastoihin. Lukkala (1948, 1949) on perusteellisissa selvityksissään erottanut mm. seuraavia ojien kunnon heikkenemiseen vaikut tavia tekijöitä: - turvekerroksen painuminen - ojien vesottuminen - ojaluiskien sortuminen - ojia tukkiva kasvillisuus - hakkuutähteet ym. virtausesteet Välittömästi ojituksen jälkeen turvekerros tiivistyy ja painuu. Painuminen on sitä voimakkaampaa, mitä paksumpi turvekerros on ja mitä syvemmiksi ojat kaivetaan. Lukkalan Väli tön km 10 vuoden kuluessa P-S E-S 9 53 000 800 58 170 600 400 Yht. 62 800 229 000 49 tutkimuksista voidaan päätellä, että käytettäessä 40 m:n sarkaleveyttä ja 0,8 m:n syvyisiä ojia turvekerros painuu ensimmäisen 10-vuotisjakson aikana suotyypistä ja turveker roksen paksuudesta riippuen 10-15 cm, ojien reunoilla 10 cm enemmän. Ojien vesoittumista esiintyy yleisimmin rehevillä kasvu paikoilla, joiden puusto on suhteellisen vähäinen. Runsas puustoisilla alueilla vesoittuminen on vähäistä myös runsas ravinteisilla suotyypeillä. Päätehakkuun jälkeen ojaver koston vesoittuminen saattaa mudostua ongelmaksi myös parem milla korpisoilla. Ojaluiskien sortuminen on yleinen ilmiö, joka kuitenkin vaikuttaa suhteellisen vähän ojien kunnon ja ojaston kunnos tustarpeeseen. Ojaluiskien sortuminen on useimmiten haital lista silloin, kun kaivetaan syviä ojia ohutturpeisille soille. Tällöin sortumisen aiheuttaa yleensä ojanpohjan syöpyminen. Lapiokaivunaikaisissa tutkimuksissa pahimmaksi ojien kuntoa heikentävistä tekijöistä todettiin ojien umpeenkasvu, ts. kasvillisuuden aiheuttama ojien tukkeutuminen. Edellä mainitussa metsäojitusalueiden inventointitutkimuksessa yleisimmiksi ojien huonon kunnon syiksi todettiin kasvilli suus ja ojiin joutuneet hakkuutähteet(Keltikakngas ym. 1986). Onkin ilmeistä, että nämä kaksi ojien kunnon heiken täjää toimivat yhdessä: monessa tapauksessa ojiin joutuneet hakkuutähteet heikentävät vesien virtausta muodostamalla pa toja, joiden takana erilaisille vakaita vesiolosuhteita vaa tiville kostean paikan kasveille tarjoutuu hyvä kasvuympä ristö . Karuimmilla suotyypeillä sammalet ovat keskeinen ojien um peenkasvuun vaikuttava kasviryhmä. Saroittumisen merkitys kasvaa suon ravinteisuustason parantuessa. Suometsien lan 50 noitus on tekijä, joka saattaa voimakkaastikin nopeuttaa ka rujen soiden ojastojen umpeenkasvua. 235. Kunnostusojitustarpeen määritys Yleistä Runsaspuustoisilla ojitusalueilla puuston vedenotto pystyy yleensä kompensoimaan ojaston kuivatustehon heikkenemisen siten, ettei ojien kunnostusta ole tarpeen tehdä ennen pää tehakkuuta. Kun valtakunnan metsien 7. inventoinnin mukaan maamme suometsistä n. 16% eli n. 700 000 ha on päätehak kuuvaiheessa olevia varttuneita metsiä, ja kun ojien kuiva tustehoa jälleen hakkuun jälkeen tarvitaan, huomattava osa kunnostustöistä tulee tapahtumaan päätehakkuiden yhteydessä. Näillä kohteilla ei ole varsinaista kunnostustarpeen määri tysongelmaa, vaan kunnostus tehdään useimmissa tapauksissa ilman muuta. Jos suon lähtöpuusto on vähäinen, kuten on laita useimmilla rämetyypeillä, ojien kunnon heikkeneminen aiheuttaa kasvu taantuman ja ojaston kunnostustarpeen jo ennen päätehak kuuta . Perkaus vai täydennysojitus? Metsäntutkimuslaitoksella on v. 1983 käynnistynyt tutkimus, jossa selvitellään ojanperkauksen ja täydennysojituksen vai kutuksia ojitusalueiden hydrologiaan ja suopuustojen kas vuun. Koska tästä tutkimuksesta saadaan varmoja tutkimustu loksia vasta 1990-luvulla, ojanperkauksen ja täydennysoji tuksen keskinäisestä edullisuudesta ei vielä ole selvää kä sitystä. Puuston reaktioista ei vielä ole tietoa, ja hydro logisista vaikutuksistakin on voitu tehdä vain epäsuoria päätelmiä. Täydennysojitus merkitsee sarkaleveyden kaventu mista, jolla on todettu olevan ylivalumia lisäävä vaikutus. 51 Ylivalumien kasvu lisää yleensä kiintoaineen huuhtoutumista suolta, mutta täydennysojituksen vaikutuksesta kiintoaine kuormitukseen ei voida tehdä varmoja johtopäätöksiä, koska täydennysojitus toisaalta suurentaa ojien lukumäärää ja pie nentää yksittäisen ojan virtaamia. Tutkimuksen vähäisyydestä johtuu, että ojastojen kunnostus tarve, kunnostuksen ajankohta ja myös kunnostusmenetelmä on toistaiseksi ratkaistava silmävaraisiin havaintoihin, ter veeseen järkeen ja töiden toteuttamisen edullisuuskritee reihin perustuen. Tärkeimpiä kunnostustarpeen arvioinnin silmävaraisia kritee rejä ovat puuston heikko kasvu ja ojien huono kunto. Koska myös ojituskelvottomia soita on jonkin verran oji tettu, huomioon tulee ottaa myös alkuperäinen suotyyppi. Edelleen on syytä arvioida, onko puuston kasvu ollut alusta asti huono, vai onko se taantunut. Jos sarkaleveys on yli 50 metriä, on harkittava täydennysojitusta ojanper kauksen vaihtoehtona. Aurausalueilla aurapalteet on syytä kaivurilla katkaista, ja ojien perkaus kannattaa tehdä ojien kunnosta riippumatta, koska auraojat yleensä ovat matalia. Edellä kuvattujen periaatteiden mukaisesti on laadittu kun nostusojitustarpeen määrityskaavio (kuva 1). 52 Kuva 1. Kunnostusojitustoimenpiteen määrityskaavio. 53 Kunnostusojitustarpeen määrittämisen ongelmia Silmävarainen kunnostusojitustarpeen määrittäminen pitää si sällään ongelmia, jotka vaikeuttavat kuvassa 1 esitetyn kaa vion käyttöä. Ensinnäkin on ehkä vaikea arvioida, onko puuston kasvu heikko ja onko se mahdollisesti taantunut. Toiseksi ojien kuivatustehon silmävarainen arvioiminen on epävarmaa, koska kuivatustehoon vaikuttavat myös suon kalte vuussuhteet ja turvelaji. Voidaan kuitenkin olettaa, että ojien kuntoon ja puuston kasvuun liittyvät arviointivirheet johtavat harvoin väärään kunnostusojituksen toimenpidevaih toehtoon. Sen sijaan on mahdollista, että kunnostusoji tuksen kohteiksi tulee valituksi sellaisia alueita, joilla puuston kasvureaktio ja toimenpiteestä saatava hyöty jäävät vähäisiksi. Puuston heikko kasvu tai sen taantuminen saattavat aiheutua myös tekijöistä, jotka vain osittain kytkeytyvät ojaston kuivatustehoon. Tällaisia tekijöitä ovat esim. ravinteiden puute sekä erilaiset tuhot. 236. Kunnostusojituksen ajankohta Kunnostusojituksen ajankohdan määrittämisen tulisi perustua toimenpiteellä saavutettavaan nettohyötyyn. Nettohyödyn ar vioiminen edellyttää tietoja puuston kasvureaktioista. Näitä tietoja ei toistaiseksi ole käytettävissä, mutta joi takin viitteitä voidaan tässäkin yhteydessä antaa. Edellä on jo todettu, että runsaspuustoisten ojitusalueiden vesitalous on pitkälti ojaston teknisestä kuivatustehosta riippumaton, ts. puusto itse toimii edullisen vesitalouden ylläpitäjänä. On todennäköistä, että tällaisissa tapauk sissa kunnostusojituksen nettohyöty jää vähäiseksi. Kunnostusojitussuunnitelman laatiminen ja toteutus tulee 54 kytkeä ojitusalueella suoritettavaan puunkorjuuseen. Hak kuut ja puunkorjuu johtavat yleensä aina pohjavesipinnan nousuun, minkä vuoksi kunnostusojituksen tarvetta on vaka vasti harkittava. Kirjallisuutta Ahti, E. 1987. Water balance of drained peatlands on the basis of water table simulation during the snowless period. Seloste: Ojitettujen soiden vesitaseen arvioiminen lumetto mana aikana pohjavesipinnan simulointimallin avulla. Commu nicationes Instituti Forestalls Fenniae 141. 64 s. Antola, A. & Sopo, R. 1966. Tutkimus 1930-luvulla kaivet tujen metsäojien kunnosta ja perkaustarpeesta Helsingin, Mikkelin ja Seinäjoen metsänparannuspiireissä. Cleaning fo rested-swamp drains. Suo 17: 39-47. Heikurainen, L. 1957. Metsäojien syvyyden ja pintaleveyden muuttuminen sekä ojien kunnon säilyminen. Summary: Changes in depth and top width of forest ditches and the maintaining of their repair. Acta Forestalia Fennica 65.5: 1-45. - 1980. Kuivatuksen tila ja puusto 20 vuotta vanhoilla ojitu salueilla. Summary: Drainage condition and tree stand on peatlands drained 20 years ago. Acta Forestalia Fennica 167: 39 s. Keltikangas, M., Laine, J. & Seppälä, K. 1986. Vuosina 1930-78 metsäojitetut suot: Ojitusalueiden inventoinnin tu loksia. Summary: Peatlands drained for forestry in 1930-1978: Results from field surveys on drained areas. Acta Forestalia Fennica 193: 1-94. Lukkala, O.J. 1948. Metsäojien kunnossapito. Referat: Die Instandhaltung der Waldgraben. Communicationes Instituti Forestalls Fenniae 36.1. 56 s. 55 - 1949. Soiden turvekerroksen painuminen ojituksen vaikutuk sesta. Referat: Über die Setzung des Moortorfes als Folge der Entwasserung. Communicationes Instituti Forestalis Fen niae 37.1. 64 s. Metsätilastollinen vuosikirja 1982, 1984 ja 1986. Multamäki, S.E. 1934. Metsäojien mittojen ja muodon muuttumi sesta. Referat: Über die Grössen- und Formveränderungen der Waldgräben. Acta Forestalia Fennica 40.34. 20 s. Päivänen, J. & Ahti, E. 1988. Ditch cleaning and additional ditching in peatland forestry - effect on ground water level. Symposium on the hydrology of wetlands in temperate and cold regions - vol. 1. Joensuu, Finland 6-8 June 1988. Suomen Akatemian julkaisuja 4/1988:184-189. 56 31. Ravinnevarat ja ravinteiden kierto Seppo Kaunisto ja Leena Finer 311. Yleistä Turvemaiden ravinnetaloutta ja puuntuotospoteritiaalia on pe rinteisesti kuvattu kasvillisuuden avulla. Turpeessa olevia ravinteiden määriä on metsäojitetuilla soilla ennen 1980-lukua tutkittu varsin vähän. Ojitus aiheuttaa koko suoekosysteemissä muutoksia, jotka heijastuvat paitsi pinta kasvillisuudessa ja puustossa myös turpeen fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa, mikrobiston toiminnassa sekä ravinteiden liikkumisessa niin ojitusalueelle kuin sieltä poiskin. Laajojen ojitusalueiden ikääntyessä onkin muodos tunut entistä tärkeämmäksi selvitellä turpeessa olevien ra vinteiden kokonaismääriä ja arvioida niiden riittävyyttä puunkasvatuksessa. Suoekosysteemin ravinteiden kierron tärkeimmät osatekijät (kuva 1) ovat elävä kasvillisuus, kuollut orgaaninen aine eli turve ja turpeen hajottajaeliöt. Puusto ja pintakasvil lisuus sitovat kasvualustasta biomassaansa ravinteita ja pa lauttavat niitä karikkeina takaisin maahan. Hajottajaeliöt vapauttavat karikkeiden ravinteet jälleen kasveille käyttö kelpoiseen muotoon. Suoekosysteemin tärkeimmät ravinneva rastot ovat turpeessa, pintakasvillisuudessa ja puustossa. Ravinnelisää ojitetun suon metsäekosysteemi saa laskeuman ja lannoitteiden mukana. Minerotrofisillä soilla valumavesien ravinnevirta ympäröiviltä kivennäismailta on katkaistu oji tuksella. Ohutturpeisilla soilla turvekerroksen alla ole vassa kivennäismaassa rapautuneita ravinteita kulkeutuu juu ristokerrokseen maa- ja pohjaveden mukana. Suoekosystee mistä poistuu ravinteita puunkorjuussa ja huuhtoutumalla. 57 Kuva 1. Ravinteiden kierto ojitetulla turvemaalla pääpiir teissään. Ojitetun suon metsäekosysteemin ravinteiden kierron osateki jöitä on tutkittu pääasiassa erillään toisistaan. Pintatur peen pääravinnevaroista on hankittu tietoja sekä suontutki musosaston että monien muiden tahojen toimesta. Ravinteiden vapautumista kuolleesta orgaanisesta aineesta on selvitetty epäsuorin menetelmin mm. mittaamalla selluloosaa hajotta vien mikrobien hajotusaktiivisuutta selluloosan hajotus testin avulla, karikkeita hajottavien mikrobien hajotusak tiivisuutta karikkeiden hajotustestin avulla ja maahengi tystä kaasuanalysaattorein. Puuston ravinnetilasta on py ritty saamaan käsitys neulas- oksa-, runko- ja ohutjuuriana lyysein. Laskeuman mukana tulevista ravinnevirroista saa daan tietoja Ilmatieteen laitoksen, Vesi- ja ympäristöhalli tuksen sekä Metsäntutkimuslaitoksen Ilme-projektin laskeuman seuranta-aineistoista. Suoekosysteemistä poistuvia ravinne 58 määriä on tutkittu selvitettäessä lannoituksen vaikutusta valumaveden laatuun sekä Vesi- ja ympäristöhallituksen Nurmes- tutkimuksessa. Ojitetun puustoisen suoekosysteemin ravinteiden kierron tär keimpien osasten yhteensovittaminen on Suomessa vielä yhden julkaistun tutkimuksen varassa (Paavilainen 1980). Rapor tointivaiheessa on kuitenkin kaksi tutkimushanketta, jotka tuovat lähivuosina lisätietoa ojitettujen soiden ravinneta louteen . 312. Ravinnevirta suoekosysteemiin Laskeuman mukana tulee turvemaalle puiden tarvitsemia päära vinteita: typpeä, fosforia, kaliumia, kalsiumia ja magne siumia (taulukko 1). Taulukko 1. Keskimääräinen pääravinteiden vuosilaskeuma Suo messa v. 1971-1977 (Järvinen & Haapala 1980). Kulkiessaan latvuskerroksen läpi sadevesi huuhtelee puista ravinteita, varsinkin kaliumia ja kalsiumia. Huuhtoutuvat määrät ovat jopa useita kymmenesosia puuston vuotuisesta ra vinteiden tarpeesta. Typen ja fosforin huuhtoutuminen lat vuksesta on melko vähäistä, ja typpeä voi jopa pidättyä puustoon sadevedestä. Sadeveden mukana tulevat ravinteet ovat suoraan kasveille käyttökelpoisessa muodossa. Ravinne kg/ha/v N 5,45 P 0,15 K 1, 50 Ca 3 , 56 Mg 0,77 59 Lannoituksessa käytetään yleensä pääravinteita, typpeä ja/tai fosforia ja kaliumia, sekä lisäksi hivenravinnetta booria. Varsinkin yleisimpien fosforilannoitteiden mukana tulee suolle myös muita ravinteita mm. kalsiumia. Käytetty typpilannoitemäärä on vähäinen turpeen typpivarastoihin nähden - vain joitakin sadasosia -, mutta käytetyt fosfori ja kaliummäärät ovat jo suuria verrattuna turpeen ko. ra vinteiden varastoihin. 313. Ravinteiden määrä turpeessa ja puiden ravinteiden käyttö Puiden ja pintakasvillisuuden juurista valtaosa on ylimmässä 20 cm:n turvekerroksessa, eli ravinteiden otto tapahtuu pää sääntöisesti tästä kerroksesta. Siksi tämän turvekerroksen ravinnevarojen tutkimiseen on kiinnitetty eniten huomiota. Typen määrä turpeessa vaihtelee erittäin laajoissa rajoissa, esim. 0-20 cm:n pintakerroksessa muutamasta sadasta kilosta useisiin tuhansiin kiloihin hehtaarilla suotyypistä riip puen. Sen sijaan fosforia ja kaliumia on vain muutamista kymmenistä muutamiin satoihin kiloihin hehtaarilla. Turpeen typen, kalsiumin ja fosforin määrän on todettu jossain määrin olevan yhteydessä suotyyppiin ja kuvastavan kasvua lustan hyvyysluokkaa. Sen sijaan kaliumin määrä ei näytä sanottavasti kytkeytyvän suotyyppien muodostamaan trofiasar jaan. Yleensä sitä on turpeessa vähän muihin pääravintei siin ja toisaalta puuston tarvitsemiin ravinnemääriin ver rattuna . Pääravinteiden keskinäiset suhteet näyttävät jossain määrin olevan riippuvaisia turpeen pintakerrosten maatumisasteesta ja tiheydestä sekä puuston kehitysvaiheesta, mitkä ainakin osittain ovat riippuvaisia kuivatusasteesta ja ojituksen vaikutusajasta. Kun eräillä luonnontilaisilla rämeillä N:P:K-suhteet olivat n. 100:5:4-8, olivat ne samoja suo tyyppejä vastaavilla vanhoilla turvekankailla 100:3-4:1. E rityisen tärkeätä on todeta, miten kaliumin määrä suhteessa 60 fosforiin ja typpeen on vähentynyt. Seuraavia syitä on esi tetty: 1. Kalium on konsentroitunut pintakasvillisuuteen ja tur peen pintaosiin, joissa sitä on yleensä selvästi enemmän kuin fosforia. Vaikka molempien ravinteiden määrä yleensä vähenee syvemmälle siirryttäessä, tapahtuu se kaliumilla huomattavasti nopeammin kuin fosforilla ja yleensä jo 10-20 cm:n kerroksessa fosforia on selvästi kaliumia enemmän. Ero suurenee edelleen mentäessä syvemmälle profiilissa. Oji tuksen vaikutuksesta turve maatuu ja tiivistyy, jolloin vähän kaliumia sisältäviä turvekerroksia tulee kuulumaan 0-20 cm:n pintakerrokseen. Typpeen nähden kaliumin määrä jää vielä pienemmäksi, koska typen pitoisuus yleensä li sääntyy profiilissa syvemmälle siirryttäessä ja maatunei suuden lisääntyessä. 2. Puusto käyttää kaliumia n. 3-4 kertaa niin paljon kuin fosforia (N:P:K likimäärin = 10:1:3-4), joten kasvavaan puustoon sitoutuu ja hakkuiden mukana poistuu kaliumia enemmän kuin fosforia. 3. Kalium on turpeessa lähes täydellisesti vesiliukoisessa tai vaihtuvassa muodossa, joten se huuhtoutuu erittäin hel posti . Taulukossa 2 on esitetty eräitä turpeesta (0-20 cm) mitat tuja ja puuston sitomia ravinnemääriä. Taulukosta voidaan todeta erityisesti edellä mainittu typen, fosforin ja ka liumin määrien erilaisuus luonnontilaisilla rämeillä ja vas taavilla turvekankailla. Kaliumin määrät ovat nevoilla erittäin alhaisia, mistä johtuvat vanhoilla avosoiden metsi tysalueilla usein todetut vakavat kaliumin puutokset. Edel leen voidaan nähdä, että turpeen kaliumin määrät ovat vä häisiä verrattuna vaatimattomankin puuston käyttämiin ka liummääriin. 61 Taulukko 2. Typen, fosforin ja kaliumin määrät 0-20 cm:n turvekerroksesa eräillä rämeillä, turvekankailla ja nevoilla sekä rämemännikköön (137 m /ha) sitoutuneet määrät (kg/ha). Ojitettu n. 75 v. aikaisemmin Ojitettu n. 10 v. aikaisemmin Puusto tyydyttää vuotuisen ravinteiden tarpeensa kierrättä mällä ravinteita sisällään ja ottamalla ravinteita kasvua lustasta. Varttunut puusto tarvitsee Pohjoismaissa tehtyjen tutkimusten perusteella vuosittain puulajista ja puuston ra kenteesta riippuen typpeä 20-110 kg/ha, fosforia 2-13 kg/ha, kaliumia 7-60 kg/ha, kalsiumia 7-20 kg/ha ja magnesiumia 2-8 kg/ha. Puusto kierrättää tehokkaasti typpeä, fosforia ja kaliumia pois vanhoista neulaskerroista käytettäväksi uusien puusto nosien tuottamiseen. Kalsium ei kierrä puustossa, vaan pi kemminkin kasaantuu vanhoihin solukoihin. Typen, fosforin ja kaliumin vuotuisesta tarpeesta voidaan männikössä tyy dyttää yli puolet sisäisen kierron kautta. Sisäisen kierron tehokkuuteen vaikuttaa puuston kehitysvaihe, puulaji ja mah dollisesti myös kasvupaikan ravinteisuus. Nuorissa puus toissa ei kierto ole yhtä tehokasta kuin varttuneissa, koi vulla kierto ei ole yhtä tehokasta kuin havupuilla ja vilja villa kasvupaikoilla kierron on havaittu olevan tehotto mampaa kuin karuilla. Luonnont ilaiset rämeet Rämeistä synty- neet turvekan- kaat * Nevat 2 ) Rämemännikkö Ravinne RhSR VSR IR Alkup. suotyyppi RhSR VSR IR RhSN VSN LkN Koko Runkopuu puusto + kuori N 2800 1200 1000 P 140 60 40 K 110 90 70 7000 5600 3000 260 260 100 40 60 30 5300 150 30 2500 110 30 1200 40 20 20 3 34 21 5,0 JLJE2. 62 Sisäisestä kierrosta vapautuvien ravinteiden lisäksi varttu neen puuston on arvioitu ottavan maasta vuosittain typpeä 25-50 kg/ha, fosforia 2-5 kg/ha, kaliumia 4-30 kg/ha, kal siumia 10-30 kg/ha ja magnesiumia 2-7 kg/ha. Maasta ote tusta ravinnemäärästä 30-80% palautuu karikkeiden mukana ta kaisin maahan. 314. Orgaanisen aineen hajotus Hajottajaeliöt vapauttavat karikkeiden mukana maahan palau tuvat ravinteet kasveille käyttökelpoiseen muotoon. Typpi ja fosfori mineralisotuvat hitaasti, sillä varsinkin havu puiden karikkeen typpipitoisuus on alhainen, ja tämä hi dastaa hajottajaeliöiden toimintaa. Fosfori pidättyy orgaa nisen aineen lisäksi tiukasti myös turpeessa olevaan rautaan ja alumiiniin. Orgaanisen aineen hajotusolosuhteiden mittarina käytetään usein hiili/typpi-suhdetta. Mitä korkeampi suhde on, sitä hitaampaa on hajotustoiminta. Kun suhde on alle 20 jää ha jottajilta runsaammin typpeä myös kasvillisuuden käyttöön. Yleensä turvemaassa ja havupuiden karikkeessa C/N-suhde on korkeampi kuin 20 eli mineralisaatio on hyvin hidasta. Karikkeiden laadun lisäksi turpeen happamat ja vähähappiset olosuhteet sekä kylmyys rajoittavat suuresti hajottajaeli öiden toimintaa. Luonnontilaisella suolla orgaanista ainetta muodostuu nope ammin kuin hajoaa, mutta ojitus käynnistää voimakkaan hajo tustoiminnan. Orgaanista ainetta voi ojituksen jälkeisinä vuosina hajota jopa enemmän kuin sitä samassa ajassa syntyy. Ojaston hyvällä kunnolla on turvemaan ravinnetalouden kan nalta suuri merkitys. Erikoisesti kalium, mutta myös kalsium ja magnesium - toisin kuin typpi ja fosfori - eivät ole voimakkaasti sitoutuneet 63 orgaaniseen aineeseen, vaan ne vapautuvat melko helposti kasvien käyttöön. Lannoitteet ovat epäorgaanisia tai orgaanisia yhdisteitä, joiden on liuettava maaveteen ennen kuin kasvit voivat ne ottaa. Eri lannoitteet poikkeavat toisistaan suuresti liu kenevuutensa suhteen. Yleisesti käytössä olevat typpi- ja kaiiumlannoiteet liukenevat nopeasti maaveteen. Turve mailla, joilla huuhtoutumisen riski on usein suuri ja lan noitusreaktiota odotetaan pitempään kuin maataloudessa, ovat hidasliukoiset fosforilannoitteet suositeltavampia, sillä ne pidättyvät suoekosysteemin ravinteiden kiertoon tehokkaasti. 315. Ravinteiden huuhtoutuminen Suoekosysteemistä poistuu veden mukana ravinteita. Typpi ja fosfori ovat suurimmalta osin voimakkaasti orgaaniseen ai neeseen sitoutuneita, eivätkä ne huuhtoudu helposti, mutta kalium, kalsium ja magnesium eivät pidäty turpeeseen yhtä voimakkaasti ja ovat herkkiä huuhtoutumaan. Typpeä tulee suoekosysteemin ulkopuolelta enemmän kuin sitä huuhtoutuu, ja kaliumilla tase lienee myös lievästi positii vinen . 316. Ravinteiden riittävyys Luonnontilaistenkin rämeiden turpeessa on sekä typpeä että fosforia verrattain paljon puuston käyttämiin määriin ver rattuna (ks. taulukko 2). Sen sijaan kaliumia on erittäin niukasti. Samantapainen on tilanne myös paksuturpeisissa korvissa. Sen lisäksi, että kalium on kasveille maasta hel posti saatavissa, se liikkuu myös kasvien sisällä erittäin helposti ja siirtyy vanhemmista kasvinosista nuorempiin, erityisesti kasvupisteisiin. Kalium siis kiertää tehok kaasti. Kasvillisuus voikin käyttää kaliumin loppuun ja siitä saattaa seurata äkillinen kaliumin puutostila, mikä 64 puiden kohdalla johtaa ensin kärkikasvupisteiden kuolemaan ja päärangan vaihtoihin sekä varsin helposti yksittäisten puiden tai kokonaisen metsikönkin kuolemaan. Tutkimusten perusteella näyttää siltä, että nevoja lukuunottamatta ka lium kuitenkin yleensä riittää ensimmäisen ojituksen jäl keisen puusukupolven kasvattamiseen ilman lannoitusta. Sen sijaan toisen puusukupolven aikana saattaa tulla vaikeuksia sitä enemmän mitä rehevämmästä suotyypistä on kysymys. Tämä johtuu siitä, että rehevillä suotyypeillä kaliumin määrät ovat samaa suuruusluokkaa kuin karuilla, mutta kasvu suurem pien typpi- ja fosf or imäärien vuoksi nopeampaa ja kaliumin sitoutuminen siis myös nopeampaa. Kaliumin riittävyyttä tulisikin tarkkailla tehostetusti en tisillä avosoilla, nevamaisilla puustoisilla suotyypeillä sekä vanhoilla ojitusalueilla. Koska valtaosa puustoon si toutuneista ravinteista on oksissa ja neulasissa, tulisi ko kopuukorjuuta yleensä välttää paksuturpeisilla soilla. Typpeä ja fosforia turpeessa näyttää yleensä olevan run saasti puuston sitomiin ravinnemääriin verrattuna, kuten edellä todettiin. Toisaalta typpi ja fosfori ovat turpeessa pääasiassa orgaanisesti sitoutuneina ja vapautuvat vain vä hitellen mikrobitoiminnan ansiosta kasveille käyttökelpoi seen muotoon. Vapautuvan typen ja fosforin mikrobisto käyttää kuitenkin ensisijaisesti omaksi rakennusaineekseen ja vasta ylijäämä liikenee kasveille. Mitä vähemmän orgaa nisessa aineksessa on typpeä hiileen nähden sitä varmemmin vapautuva typpi sitoutuu mikrobistoon. Tästä syystä typen puutos rajoittaa puuston kasvua karuilla suotyypeillä, vaikka sitä määrällisesti näyttää olevan hyvinkin runsaasti puiden typenkäyttöön verrattuna. On todennäköistä, että ka ruimmilla suotyypeillä, joissa hitaasti maatuva rahkaturve muodostaa kasvualustan, ei typpeä voi vapautua puiden tar peisiin riittävästi kymmeniin tai ehkä satoihinkaan vuosiin, vaan puiden tehokas kasvatus on niillä typpilannoituksen va rassa . 65 Runsastyppisillä soilla, joissa typpeä mineralisoituu ylitse mikrobiston tarpeen, saattaa puutosta tulla fosforista. Syyksi on oletettu typen ja fosforin erilainen suhde tur peessa ja puustossa. Kun turpeessa N:P-suhde on n. 10:1, on se puustossa n. 10:3. Tästä on todennäköisesti seurauk sena, että kun typpeä vapautuu turpeesta riittävästi puiden kasvua ajatellen, on fosforista vielä puutetta ja kun fos foria vapautuu sopivasti, on typestä puolestaan ylitar jontaa . Kirjallisuus Alexander, M. 1961. Introduction to soil microbiology. John Wiley & Sons, Inc. 472 s. Holmen, H. 1964. Forest ecological studies on drained peat land in the province of Uppland, Sweden. Parts I-111. Studia Forestalia Suecica 16: 1-236. 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. Vesihallitus. Tiedotus 198:1-102. Kaila, A. 1956 b. Phosphorus in various depths of some virgin peatlands. Selostus: Fosforista eräitten luonnontilaisten soitten eri kerroksissa. The Journal of Scientific Agricul tural Society of Finland 28(2): 90-104. - & Kivekäs, J. 1956. Distribution of extractable calcium, magnesium, potassium and sodium in various depths of some virgin peat soils. The Journal of Scientific Agricultural Society of Finland 28(4): 327-247. Kaunisto, S. 1982. Development of pine plantations on drained bogs as affected by some peat properties, fertilization, soil preparation and liming. Seloste: Männyn istutustai- 66 mien kehityksen riippuvuus eräistä turpeen ominaisuuksista sekä lannoituksesta, muokkauksesta ja kalkituksesta ojite tuilla avosoilla. Communicationes Instituti Forestalis Fen