METSÄNTUTKIMUSLAITOKSEN TIEDONANTOJA 544 Lapin neulaskato Männyn neulaskatoon 1987 johtaneet tekijät Pohjois-Suomessa Loppuraportti Risto Jalkanen, Tarmo Aalto, Kirsti Derome, Kaarina Niska ja Aulis Ritari ROVANIEMEN TUTKIMUSASEMA 1995 Kansikuvat: Vasemmalla ylhäällä: Tyypillistä Lapin neulaskatoa. Kuohunki 27.8.1987. Oikealla ylhäällä: Juurten kokeellisessa kylmästressissä käytetty muovikatos. Hietaperänkangas 14.12.1987. Vasemmalla alhaalla: Ilman-ja maan lämpöti loja mittaava Grant-tiedonkeruulaite. Hietaperänkangas. Oikealla alhaalla: Neulaskadosta toipuneen männyn oksa 21.6.1989 Hietaperänkankaalla. Oksan kärjessä pitkä kasvain, jossa vielä keskenkasvuiset neulaset. Sen takana eri tyisen lyhyt vuoden 1988 kasvain pitkine neulasineen. Näiden takana kesän 1987 poikkeuksellisen lyhyet neulaset. Kuvassa myös kesinä 1986 ja 1985 syntyneet neulaset. Kuvat: Risto Jalkanen ja Tarmo Aalto. Lapin neulaskato Männyn neulaskatoon 1987 johtaneet tekijät Pohjois-Suomessa Loppuraportti Risto Jalkanen, Tarmo Aalto, Kirsti Derome, Kaarina Niska ja Aulis Ritari Metsäntutkimuslaitos Helsingin tutkimuskeskus Kirjasto Metsäntutkimuslaitos Rovaniemen tutkimusasema Rovaniemi 1995 Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 Jalkanen Risto, Aalto Tarmo, Derome Kirsti, Niska Kaarina ja Ritari Aulis 1995. Lapin neulaskato. Männyn neu laskatoon 1987 johtaneet tekijät Pohjois-Suomessa. Loppuraportti. Summary: Needle loss in Lapland. Factors leading to needle loss of Scots pine in 1987 in northern Finland. Final report. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonan toja 544. 75 s. Lapin neulaskato -projektin loppuraportissa ratkotaan männyn neulasten voimakkaaseen kellastumiseen ja kuolemiseen (neulaskatoon) kesällä 1987 johtaneita syitä tutkimuksen keinoin. Lapin neulaskato oli voi makkainta kolmion Rovaniemi-Salla-Suomussalmi mäntykankailla ja rämeillä. Neulaskatoilmiöön liittyviä ominaisuuksia kartoi tettiin vuosina 1987-1988. Epäpuhtauksien merkitystä selvitettiin sekä märkälaskeumamäärityksin että sijoittamalla yksi kokeellisen tutkimuksen kenttäkoe suu-remman laskeuman oloihin lounaiseen Suomeen (Jämijärvi) kuin kaksi pohjoissuomalaista kohdetta (Hietaperä ja Sattanen). Rovaniemen maalaiskunnan Hietaperänkankaalla, Sodankylän Sattasessa ja Jämi järven Hämeenkankaalla sijainneissa kenttäkokeissa selvitettiin talvina 1987/88, 1988/89 ja 1989/90 joulu kuun 1986 kaltaisen lumettomuuden ja kovan pakkasen vaikutuksia kuivan kankaan mäntytaimikkoon estämällä lumisuojan synty. Samanaikaisesti seurattiin maan ja ilman lämpöoloja sekä lumipeitteen ja roudan kehitty mistä. Talven jälkeen analysoitiin puuston tilaa kasvu mittauksin sekä juuri- ja neulasanalyysein. Kokeellisen neulaspoiston ja juuriston supistamisen vaikutuksia tut kittiin vuosina 1989-1992. Kaikki kokeet perustettiin lajittuneille maille. Kesän 1987 neulaskadolle ominainen vanhojen neulasten kellastuminen ennenaikaisesti heinäkuussa voitiin aiheuttaa myös kokeellisesti altistamalla puiden juuret keskitalven kylmälle. Sama ennenaikainen kel lastuminen aiheutettiin myös supistamalla männyn pin tajuuristoa. Myös kaikki muut Lapin neulaskato ilmiöön liitetyt tärkeimmät oireet kuten neulasten ja versojen kasvun taantuma sekä kuivalatvaisuus ja taimien kuoleminen voitiin tuottaa kokeellisesti jo en simmäisenä kasvukautena. Sitä vastoin kokeellinen neulaspoisto vähensi neulasten ja versojen kasvua vasta toisena kasvukautena toimenpiteestä. Typpi- ja rikki laskeuman kaksinkertainen taso Jämissä ei johtanut lisääntyneeseen neulaskatoon tai muihin Lapin neulas kadon kaltaisiin oireisiin. Sekä kokeellisen juuristressin kokeneet puut että nuoret Lapin neulaskatomännyt ovat elpyneet näkyvistä vaurioistaan. Keskitalven lumi suojasi maata ja puiden juuristoa tehokkaasti. Kun Pohjois-Suomessa (Hietaperä, Sat tanen) lämpötila oli 5 cm: n syvyydessä maassa lumen alla alimmillaan -15,5 °C, niin lumettomalla alueella se oli -27,6 °C ja vielä 20 cm:n syvyydessä -18,8 °C. Massiivisen roudan ruudulla lämpötila laski vieläkin alemmaksi, -28,8 °C:een 5 cm:n syvyydessä ja -24,4 °C:een 20 cm:n syvyydessä. Talven 1988/89 alin läm pötila 2 m:n korkeudella ilmassa oli -40,8 °C. Etelä- Suomen (Jämi) vastaavat arvot olivat -20,8 °C ilmas sa, -6,0 °C 5 cm:n syvyydessä lumen alla, -10,8 °C lumettomalla alueella ja -7,6 °C massiivisen roudan ruudulla. Lapin kuivilta kankailta puuttuvaa jäkäläker rosta jäljitelleen olkikerroksen alla maan lämpötila oli korkein ja tasaisin koko talven: minimilämpötila 20 cm:n syvyydessä vaihteli välillä -2,4...-5,2 °C Hie taperällä, -4,4...-7,6 °C Sattasessa ja -1,6...-3,2 °C Jämissä marras-maaliskuussa 1988-1989. Johtopäätöksinä todetaan, että Lapin neulaskato johtui pakkasen aiheuttamista juurivaurioista, jotka oli vat seurausta joulu-tammikuun 1986-87 kovista pak kasista ja alhaisista lämpötiloista lumettomassa maassa. Lumipeite suojaa maata normaalina talvena, mutta tilastollisestikin harvinainen lumeton pakkastalvi oli nyt vaarallinen puille. Tulosten perusteella päätellään, että mistä taliansa syystä syntynyt juuristovaurio harsuunnuttaa mäntyä. Jäkäläpeitteen puuttumisen ar vellaan edistäneen maan kylmenemistä talvella 1986/87 ja voimistaneen männyn neulaskatoa kesällä 1987. Jatkossa tulisikin tutkia tarkemmin jäkäläkerroksen pysyvän puuttumisen vaikutuksia kuivien ja karuk kokankaiden männiköiden ekologiaan niin talvella kuin kesällä. Avainsanat: Lappi, neulaskato, juuret, pakkanen, jäkäläkerros, mänty, ekologia, kokeellinen tutkimus Julkaisija: Metsäntutkimuslaitos, Rovaniemen tutkimusasema. Hanke 3064. Hyväksynyt: Aarne Reunala, tutkimusjohtaja, 0.t.0., 3.3.1995 Kirjoittajien yhteystiedot'. Metsäntutkimuslaitos, Rovaniemen tutkimusasema, PL 16, 96301 Rovaniemi, tel 960-33 64 11, fax 960-336 46 40, email: Risto.Jalkanen@metla.fi Vammalan Kirjapaino Oy 1995 ISBN 951-40-1417-0 ISSN 0358-4283 3 Sisällys 1 Johdanto 5 1.1 Lapin neulaskato 5 1.2 Männyn neulasvuosikerroista 5 2 Neulaskatoa edeltäneet ympäristöolosuhteet Pohjois-Suomessa 7 2.1 Pitkän ajanjakson sääolosuhteet talveen 1986/87 verrattuna 7 2.2 Ilman epäpuhtaudet ennen kesän 1987 neulaskatoa 8 3 Lapin luonnon vaurioita vuosina 1987-1990 11 3.1 Neulasten kellastuminen keskikesällä 1987 ja sen seuraukset männyllä vuosina 1987-1990 11 3.2 Muita vaurioita ja poikkeuksellisia havaintoja metsä-, maatalous-ja puutarhakasveilla 13 4 Tutkimukset neulaskatoisten metsien tilasta vuosina 1987-1988 14 4.1 Johdanto 14 4.2 Aineisto ja menetelmät 14 4.2.1 Tutkimusmetsiköt ja koejärjestelyt 14 4.2.2 Neulasten ravinneanalyysi 14 4.2.3 Neulasvuosikertojen määrittäminen 14 4.2.4 Kylmänkestävyyden testaus 15 4.2.5 Koejärjestelyt kesän 1987 neulaspoistuman määrittämiseksi 15 4.3 Neulaskatoisten metsien tila vuosina 1987-1988 16 4.3.1 Kesän 1987 neulaskadon määrä 16 4.3.2 Mäntyjen kylmänkestävyys syksyllä 1987 16 4.3.3 Puiden ravinnetila syksyltä 1987 huhtikuulle 1988 17 5 Kokeelliset tutkimukset neulaskadon syistä vuosina 1987-1990 19 5.1 Juurten kylmästressin vaikutus puuston tilaan 19 5.1.1 Johdanto ja hypoteesit 19 5.1.2 Aineisto ja menetelmät 20 5.1.2.1 Koemetsiköt 20 5.1.2.2 Koejärjestelyt 21 5.1.2.3 Ilmastotunnusten mittaus ja laskenta 23 5.1.2.4 Märkälaskeuman mittaukset 24 5.1.2.5 Kasvumittaukset 24 5.1.2.6 Neulasvuosikertojen määritys ja verson ulkoisten tunnusten mittaukset 25 5.1.2.7 Neulasanalyysit 25 5.1.2.8 Maaperä 26 5.1.2.9 Juuriston tilan arviointi 27 5.1.3 Juurten kylmästressikokeiden tulokset esikokeessa 28 5.1.3.1 Lumi-, routa-ja lämpöolot 28 5.1.3.2 Neulaskatoja puuston reaktiot 29 5.1.4 Juurten kylmästressikokeiden tulokset varsinaisessa kokeessa 31 5.1.4.1 Lumi-, routa-ja lämpöolot 31 5.1.4.2 Märkälaskeuman laatu 37 5.1.4.3 Neulaskatoja puuston elävyys 39 5.1.4.4 Puuston kasvu 39 4 5.1.4.5 Neulasten kokoja väri 42 5.1.4.6 Neulasten ravinnetila, sokeripitoisuudet ja kylmänkestävyys 44 5.1.4.7 Juuriston elävyys 49 5.1.5 Hietaperän lämpöolojen simulointi talvelle 1986/87 49 5.2 Lämpötilan vaikutus ravinteiden uuttumiseen maassa 52 5.2.1 Johdanto 52 5.2.2 Aineisto ja menetelmä 52 5.2.3 Tulokset 53 5.3 Neulaspoiston vaikutus männyn kehitykseen 54 5.3.1 Johdanto 54 5.3.2 Aineisto ja menetelmä 54 5.3.3 Tulokset 56 5.3.3.1 Neulasvuosikertojen määrä 56 5.3.3.2 Puuston kasvu 56 5.3.3.3 Neulasten pituus 56 5.4 Juurten vaurioittamisen vaikutus männyn kehitykseen ja ravinnetilaan 57 5.4.1 Johdanto 57 5.4.2 Aineisto ja menetelmä 57 5.4.3 Tulokset 58 5.4.3.1 Neulasvuosikertojen määrä 58 5.4.3.2 Puuston kasvu 59 5.4.3.3 Neulasten pituus 59 5.4.3.4 Versojen kuivapainot 60 5.4.3.5 Neulasten ravinnetila 60 6 Tulosten tarkastelu 62 6.1 Neulaskatometsien tila 62 6.2 Ilman epäpuhtaudet ja neulaskato 64 6.3 Juurten kylmästressi ja neulaskato 65 6.3.1 Koejärjestelyt 65 6.3.2 Maan lämpötilan mittaus ja lämpöolot 66 6.3.3 Luontaisen neulaskadon ja kokeellisen juuristressin oireiden yhtäläisyys 66 6.4 Puiden ravinnetalous ja neulaskato 67 6.5 Neulaspoisto 67 6.6 Juurten katkonta 68 6.7 Jäkäläpeite ja neulaskato 68 7 Johtopäätökset 69 Viitteet 71 Muu aiheeseen liittyvä kirjallisuus 72 Summary 75 Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 5 1 Johdanto 1.1 Lapin neulaskato Kesken parhaan kasvukauden 1987 pohjois suomalaisten kankaiden ja rämeiden mäntyjen neulasia kellastui, ruskistui ja karisi nopeassa tahdissa kesä-heinäkuun vaihteesta elokuu hun. Ilmiö oli poikkeuksellinen, vaikka se kohdistuikin voimakkaimmin vanhimpiin neu lasiin. Ilmiön luonteen ja esiintymistavan perusteella sitä nimitetään seuraavassa kesän 1987 neulaskadoksi (ks. kansikuva vas. ylh.) tai lyhyesti vain neulaskadoksi erotuksena neulastuhosta tai muista puita harsuunnutta vista ilmiöistä. Lapin neulaskato herätti laajuudellaan suurta huomiota metsien parissa työsken televien piirissä, mutta ennen kaikkea ja val takunnan laajuisesti julkisessa sanassa: Lapin neulaskato oli ensimmäinen laajamittainen pohjoissuomalainen metsien tilan muutoksiin liittynyt tapahtuma, joka julkisuudessa liitet tiin ilman epäpuhtauksiin. Metsäntutkimuslaitoksessa (METLA) aloi tettiin tutkimukset heti neulasten kellastumi sen jälkeen kesällä 1987. Neulaskadon syiden selvittämiseksi Metsäntutkimuslaitoksen Ro vaniemen tutkimusasemalla perustettiin tutki musprojekti 'Männyn neulaskatoon 1987 joh taneet tekijät Pohjois-Suomessa'. Neulaska totutkimus, jonka aineiston keruu ajoittui pää osin vuosille 1987-1990, jakaantui yhtäältä neulaskadon jälkeisen ajan puuston tilan kuvaamiseen ja toisaalta keskeisesti kokeel liseen tutkimukseen kangasmaiden neulas kadon aiheuttaneiden syiden selvittämiseksi. Tutkimuksia ei tehty rämeillä. Käsillä oleva julkaisu on neulaskatoprojektin loppuraportti. Tutkimus tehtiin Metsäntutkimuslaitoksen Rova niemen tutkimusasemalla. Työ alkoi tutkimusaseman hankkeena 'Männyn neulaskatoon 1987 johtaneet teki jät Pohjois-Suomessa'. Tutkimussuunnittelun uudis tamisen seurauksena neulaskatotutkimukset siirtyivät eri vaiheiden kautta METLAn metsäekologian tutki musosaston hankkeen 3064 (Verso- ja lehtitautitut kimukset) osaksi. Projekti aloitettiin syksyllä 1987 METLAn pikaisella rahoituspäätöksellä, mistä kii tämme silloista ylijohtajaa, professori Aarne Nyyssöstä. Projektin saama tutkimusrahoitus vuosina 1987-1990 oli kaikkiaan 265.000 mk. Tutkimuksen kuluessa monet henkilöt ovat osallis tuneet hankkeeseen tavalla tai toisella. Erityisen kiitok sen ansaitsee Pekka Välikangas osallisuudestaan ko keellisen tutkimustoiminnan käytännön töiden aloitta misessa syksystä 1987 alkaen. METLAn Kivalon ja Parkanon tutkimusalueiden henkilökunta avusti erilai sissa koetoiminnan tehtävissä. Rovaniemen tutkimus aseman laboratorio- ja laskentahenkilökunnan apu eri laisissa analyyseissä oli hankkeelle välttämätön. FT Hannu Raitio vastasi Jämin kenttäkokeista ja MMT Tapani Repo kylmänkestävyyden testauksesta syksyllä 1987. Kiitämme kaikkia edellä mainittuja henkilöitä ja talloja, muuta avustavaa henkilökuntaa ja myös MMT Hannu Saarenmaata, FL Eero Tikkasta ja MML Martti Varmolaa osallistumisesta ja keskusteluista tutkimuk sen eri vaiheissa. Arvostamme MML John Deromen, prof. Timo Kurkelan, MMT Arvi Valmarin ja FT Pentti Sepposen käsikirjoitukseen tekemiä huomautuk sia. Kiitämme myös Puolustusvoimia Jämin ja maan omistaja Kari Luiroa Sattasen metsäalueen luovuttami sesta tutkimuksen käyttöön. Ilman tiedotusvälineiden osoittamaa vilkasta mielenkiintoa Lapin neulaskatoon tutkimushankkeemme ei olisi toteutunut ko. laajuu dessa, mistä olemme pelkästään hyvillämme. Lopuksi haluaisimme mainita vielä Suomen Akatemian, jonka asettama ympäristötutkimuksen kansainvälinen työryh mä evaluoi hankkeemme ja totesi sen hyväksi ja toteut tamiskelpoiseksi (Evaluation... 1992). 1.2 Männyn neulasvuosikerroista Männyn kannalta kaikkein tärkein toiminto, yhteyttäminen, tapahtuu neulasissa. Ilman neulasia mänty ei siten voi elää pitkään. Toisaalta vanhimmat, latvuksen sisempiin osiin jääneet neulaset ovat sille rasite, koska ne kuluttavat puun käyttövoimaa enemmän kuin tuottavat sitä. Niinpä vanhoja neulasia karisee pois ja uusia syntyy oksien kärkiin. Oksissa on aina laskettavissa oleva määrä neulasvuosikertoja. Vuosikerralla tarkoitetaan kaikkia samana kesänä syntyneitä neulasia. Vuosikertojen määrä taas ilmaisee, monenko Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 6 ikäisiä neulasia puussa on. Esimerkiksi, jos männyssä on neljä vuosikertaa, ne ovat syn tyneet neljän kesän aikana, mutta vanhimman ja nuorimman neulasen ikäero on tällöin vain kolme vuotta. Pitkällä aikavälillä ja muuttumattomissa oloissa männyllä on sama määrä neulasvuo sikertoja vuodesta toiseen. Se tarkoittaa, että joka vuosi puusta putoaisi vanhin vuosikerta, jonka korvaisi oksan kärkeen syntyvä uusi vuosikerta. Vanhat neulaset kellastuvat pääosin elokuussa puun elämään kuuluvana luonnollisena ilmiönä. Koska ympäristö muuttuu jatkuvasti, neu lasvuosikertoja ei ole aina yhtä paljon. Joi nakin kesinä neulasia kellastuu tavallista run saammin eli enemmän kuin yksi vuosikerta. Silloin vuosikertojen määrä vähenee. Jos täl laiset vuodet kertaantuvat, puu harsuuntuu. Koska jäljelle jääneillä neulasilla on poistu neisiin verrattuna enemmän valoa yhteyttä miseen, lämpimän ja aurinkoisen kesän (kuten 1988 ja 1989) tuloksena vanhoja neulasia karisee keskimääräistä vähemmän. Joinakin vuosina neulasia ei karise lainkaan, ja näin vuosikertojen määrä taas lisääntyy. Puut näyt tävät milloin harsuilta, milloin tuuheilta vuo sikertojen määristä riippuen. Tähän kasvu kauden aikaisilla sääoloilla on suuri vaikutus. Kun männyn verso kasvaa täyteen mit taansa viimeistään heinäkuussa, sen päähän muodostuu useita silmuja. Yhdestä niistä, tavallisesti suurimmasta jatkuu oksan pituus kasvu seuraavana vuonna. Muista silmuista syntyy sivuoksia. Paikkaa, mistä sivuoksat syntyvät, sanotaan oksakiehkuraksi riippu matta siitä, onko kyse oksan vai rungon sivu oksista. Kahden oksakiehkuran väliin jäävät neu laset ovat samana kesänä syntyneitä muo dostaen neulasvuosikerran. Niinpä laskemal la, kuinka monessa kiehkuravälissä neulaset ovat vihreinä tallella, saadaan neulasvuosiker tojen määrä. Normaalina pidetään 4-7 vuosi kertaa männyn oksissa Pohjois-Suomessa. UK-kansallispuiston itäosien männyillä oli kesällä 1988 jopa kymmenen neulasvuosi kertaa. Vanhimmat vihreät neulaset olivat syntyneet siten 10 kesää aikaisemmin eli vuonna 1979. Neulasten tarkka ikä oli 9 vuotta ja 2 kuukautta. Neulasia ei kuitenkaan aina ole koko kiehkuroiden välisellä matkalla, varsinkaan, jos neulaset ovat vanhoja. Vuo sikerrasta ei nimittäin läheskään aina karise kaikki neulaset yhdellä kertaa. Neulasten määrää vähentää myös runsas hedekukinta. Usein neulasten koko vaihtelee eri vuosi kerroissa, jolloin ne voidaan erottaa toisis taan, vaikka oksakiehkuroita puuttuisi. Asiaa voidaan tarkastella männynoksasta, jonka ok sakiehkuroiden oksat on leikattu pois ja jossa vuosikerrat on rajattu näkyviin (kuva 1). Kyseinen oksa on runsaasta neulaskadosta kesällä 1987 kärsineestä männystä Rovanie men maalaiskunnan Hietaperänkankaalta Vanttauskoskella. Oksassa, joka edustaa kes kimääräistä neulaskatoalueen puuta elokuun alussa 1989, on erikoista se, että kolmannen vuosikerran neulaset ovat poikkeuksellisen lyhyitä (ks. myös julkaisun Varmola & Palviainen (1990) kansikuva). Vuosien 1987 ja 1988 rajakohdan erottaa helposti neulasten koon perusteella, ovathan 2. vuosikerran neu laset noin kaksi kertaa kolmatta pidemmät. Kolmannen vuosikerran kääpiöneulaset syn tyivät neulaskatokesänä 1987. Oksassa on vie läkin tallella vuosina 1985 ja 1986 syntyneet ja siis ennen Lapin neulaskatoa kasvaneet neulaset. Kuva 1. Neulaskatoisen metsän männynoksa ilman sivuoksia kolmantena kasvukautena neulaskadon jälkeen. Neulasten pituus oli lyhimmillään vuonna 1987 ja pisimmillään seuraavana vuonna (tarkempi kuvaus tekstissä). Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 7 2 Neulaskatoa edeltäneet ympäristöolosuhteet Pohjois-Suomessa 2.1 Pitkän ajanjakson sääolosuhteet talveen 1986/87 verrattuna Seuraavassa verrataan Ilmatieteen laitoksen ilman ja maan lämpötila- ja sadetietoja sekä Vesi- ja ympäristöhallituksen lumi- ja routa tietoja talvella 1986/87 ja pitkällä aikavälillä. Neulaskatoalueen olosuhteita kuvaavia tietoja on täydennetty myös Maatalouden tutkimus keskuksen Lapin tutkimusaseman (Apukan) mittauksista. Marraskuu 1986 oli 3-4 astetta normaalia lämpimämpi. Joulu-tammikuun 1986-87 kes kilämpötilat olivat sitä vastoin 5-10 astetta normaalia alempia, vaikka kauteen sisältyi keskimääräistä lämpimämpiä jaksoja. Kuu kauden keskilämpötila laski lähes -24 °C:een Sallan Naruskalla joulu-tammikuussa. Poik keuksellisen kylmää oli myös muualla Suomessa. Tammikuu 1987 oli yleisesti kyl mempi kuin joulukuu 1986 (Kuukausi katsaus... 1987). Vuorokauden keskilämpötila laski alimmillaan Rovaniemellä 33:een ja Sodankylässä 40 pakkasasteeseen tammikuun ensimmäisellä viikolla 1987 (kuva 2). Kyl mempiä päivälämpötiloja on kuitenkin mitattu usein. Esimerkiksi 1900-luvun kylmyysen nätys Suomessa (-50,4 °C Sallan Naruskalla) on tammikuulta 1985 (Kuukausikatsaus... 1985). Syksyä 1986 luonnehti runsassateisuus; elo- ja marraskuussa sademäärä ylitti huomat tavasti pitkän ajan keskiarvon. Maa oli täten poikkeuksellisen märkää routaantumisen al kaessa. Syystalvelle 1986 oli tyypillistä lumen tulo ja sulaminen useamman kerran. Marras kuun sade tuli myös vetenä Pohjois-Suomes sakin. Erityisen merkittävä oli marras-joulu kuun vaihteen lämpöjakso, joka sulatti kaiken lumen eteläisestä Lapista; pakkasen tultua sulavedet jäätyivät vaihtelevan paksuiksi kerroksiksi maan pinnalle. Kun em. kylmä jakso alkoi, lunta ei ollut lainkaan tai vain vähän. Kuitenkin Rovaniemen korkeudella tulisi joulukuussa olla lunta lähes 100 %:n todennäköisyydellä (Ritari 1990). Kuva 2. Vuorokauden keskilämpötila ilmassa muutamilla havaintoasemilla loka-kesäkuussa 1986-1987. Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 8 Joulukuun 15. päivän tilaston mukaan (Kuukausikatsaus... 1987) Pohjois-Pohjan maalla, Kainuussa ja Etelä-Lapissa oli 10-20 cm keskimääräistä vähemmän lunta. Erityisen vähälumista (0-10 cm) oli eteläisessä Lapissa ja Kainuussa (kuva 3). Lumen syvyys oli esim. Pudasjärvellä 4 cm ja Taivalkoskella 3 cm, mutta Kuusamossa jo 9 cm ja Suomus salmellakin 8 cm. Lapin läänin puolella neu laskatoalueen ydinalueella lumen syvyys oli 15. joulukuuta Kemijärven Jumiskolla ainoas taan 1 cm, Simon Simonniemessä, Ranualla keskustassa ja Rovaniemen maalaiskunnan Kilvenaavalla 3 cm, Ylitornion Portimo järvellä ja Meltosjärvellä 4 cm, Kemin len toasemalla ja Rovaniemen maalaiskunnan Apukassa 5 cm, sekä Pellon keskustassa ja Rovaniemen mlk:n Marrasjärvellä 8 cm. Muualla Lapissa oli selvästi enemmän lunta (13-52 cm), mikä onkin lähellä tai jopa yli Kuva 3. Lumen syvyys 15. joulukuuta 1986 Suomessa. pitkän ajan keskiarvon. Neulaskatoalueen ulkopuolelta mainittakoon Sodankylän obser vatorio (23 cm), Savukosken keskusta (17 cm) ja Sallan Naruska (31 cm). Naruskan arvo oli sama kuin pitkän ajan keskiarvo (Kuukausikatsaus... 1987). Erityisen luminen ajankohtaan nähden oli Enontekiö, missä lun ta oli 15-22 cm normaalia enemmän. Lumipeitteen ohuudesta tai puuttumisesta johtuen maan lämpötila laski nopeasti joulu kuussa 1986 ilman kylmettyä. Pitkän aikajak son arvoihin verrattuna viiden vuorokauden keskilämpötilat laskivat 20 cm:n syvyydellä maassa noin 5 astetta kylmemmiksi. Routaa oli muodostunut jo poikkeuksellisen lauhan syksyn aikana, vaikka kehitys oli viivästynyt normaalista. Erityisen nopeasti sitä karttui kuitenkin joulu-tammikuussa 1986-87. Mo nilla Keski- ja Pohjois-Lapin paikkakunnilla (Utsjoki, Inari, Sodankylä) routaa oli keväällä 1987 yli 2 metriä eli selvästi yli pitkän ajan keskiarvon (kuva 4). Tästä oli seurauksena, että varsinkin itäisen Lapin alueen soilla routa viipyi paikoin koko kesän 1987 (ks. Kemi järvi ja Meltosjärvi). Edellisen kerran näin oli käynyt kesällä 1985. Maa jäähtyi ja routaan tui poikkeuksellisesti myös Etelä-Suomessa (Ritari 1990). Talvien ankaruuksien vertailussa vain talvi 1965/66 on ollut talvea 1986/87 ankarampi. Lähes yhtä kylmiä talvia on ollut ennenkin, etenkin 1960- ja 1980-luvuilla. Neulaskatoon johtanut talvi ei ollut siten ankaruudeltaan mitenkään poikkeava. Sen sijaan se erottui aiemmista talvista maan minimilämpötilojen ja roudan syvyyksien sekä lumipeitteen vähäi syyden perusteella (taulukko 1). 2.2. Ilman epäpuhtaudet ennen kesän 1987 neulaskatoa Sekä Suomen omat rikkipäästöt että koko naisrikkilaskeuma ovat vähentyneet voimak kaasti koko 1980-luvun (Anttila & Tähtinen 1992). Sen sijaan typpilaskeuma on kasvanut lievästi koko 1980-luvun, vaikkakin nitraatti Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 9 Kuva 4. Lumen ja roudan syvyys eräillä mittausasemilla kaudella 1986-1987 Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 10 Taulukko 1. Kuukausittainen ilman keskilämpötila ja maan minimilämpötila aukealla sekä roudan maksimisyvyys ja lumipeitteen paksuus metsässä Suomen 35:11ä ilman lämpötilan ja 8:11 a maan lämpötilan mittausasemalla (Ilmatieteen laitos) sekä 20:llä lumi- ja routa-asemalla (Vesi- ja ympäristöhallitus). Aineistossa on mukana koko olemassa oleva mittausjakso. Vuosien järjestys määräytyy joulu-maaliskuun ilman keskilämpötilan mataluuden perusteella (Ritari 1990). typen määrä on vastaavana aikana laskenut Lapissa. Rikin ja typen märkälaskeumasta, mikä on noin 50-70 % ko. aineiden koko naislaskeumasta (Tuovinen ym. 1990), Poh jois-Suomen osuus on huomattavasti vähäi sempi kuin Etelä-Suomen (Anttila & Tähtinen 1992). Lappi onkin ollut Suomen puhtainta aluetta neulaskatoa edeltävänä aikana (Kul mala ym. 1990), mistä syystä esim. Kuusa moa on puhtaan ilmansa vuoksi käytetty tausta-alueena monissa tutkimuksissa (Laine ym. 1984). Puhtainta ilma on Länsi-Lapin pohjoisosissa (Laurila ym. 1991); tosin esim. ilman rikkidioksidipitoisuudet ovat olleet Keskilämpötila Routa Lumipeite Minimilämpötila Vuosi Kuukausi °C, ilma 2 m maksimi, cm keskim., cm °C, maa 20 cm aukea metsä metsä aukea 1965 11 -9,1 23,0 9,7 -4,2 1965 12 -11,6 42,0 31,6 -3,1 1966 1 -19,5 110,0 39,7 -5,0 1966 2 -21,2 110,0 55,2 -6,8 1966 3 -12,4 117,0 63,4 -4,9 1986 11 -1,1 38,0 4,4 -3,9 1986 12 -16,5 110,0 14,1 -1U 1987 1 -21,2 176,0 21,7 -13,9 1987 2 -13,8 192,0 44,6 -9,9 1987 3 -9,4 240,0 48,3 -9,7 1962 11 -1,7 6,0 9,1 0,1 1962 12 -13,1 24,0 16,6 -2,0 1963 1 -14,5 78,0 32,0 -4,0 1963 2 -14,6 84,0 47,7 -3,4 1963 3 -12,6 95,0 52,8 -2,7 1967 11 0,1 5,0 5,4 0,0 1967 12 -16,2 60,0 9,2 -3,0 1968 1 -19,3 80,0 24,3 -8,5 1968 2 -13,3 100,0 45,8 -5,8 1968 3 -6,0 110,0 51,3 -5,2 1980 11 -10,3 112,0 19,3 -7,8 1980 12 -12,4 112,0 43,2 -6,6 1981 1 -11,1 165,0 59,5 -9,3 1981 2 -13,3 140,0 66,0 -7,7 1981 3 -12,7 233,0 72,7 -11,0 1984 11 -5,7 64,0 13,6 -6,6 1984 12 -6,9 108,0 18,2 -5,8 1985 1 -22,7 142,0 27,5 -9,8 1985 2 -21,6 185,0 37,7 -10,1 1985 3 -5,7 218,0 46,8 -9,7 Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 11 lähellä normaaleja tausta-arvoja myös Itä- Lapissa (Huttunen ym. 1992). Kuolan teolli suuspäästöjen vaikutukset Suomessa havaitaan parhaiten Inarin Lapin itäosissa (Kauhanen & Varmola 1992, Juntto & Tuovinen 1995). Sammal-, jäkälä- ja kaarnanäytteiden pe rusteella raskasmetallit ovat kuormittaneet Pohjois-Suomen luontoa vain päästölähteiden lähellä eli Tornion jaloterästehtaan ympä ristössä (kromin osalta) ja Inarin-Utsjoen itäosissa (nikkelin ja kuparin osalta) Kuolan teollisuuslaitosten päästöjen seurauksena (Kubin ym. 1994, Riihling 1994). Alailmakehän otsonin määrää on mitattu huomattavasti lyhyemmän aikaa ja harvem malla mittausverkolla kuin rikin ja typen ok sideja. EMEP-tasoisia, jatkuvasti mittaavia asemia oli Suomessa ennen neulaskatoa vain kahdella paikkakunnalla: Utössä (per. 1985) ja Ähtärissä (1986). Virolahdella mittaukset aloitettiin kesällä 1988 ja Oulangalla vasta v. 1990. Neulaskatoa edeltävänä kesänä ja syk synä 1986 Napapiirin eteläpuolella Väster bottenissa Ruotsissa sijaitsevalla, silloin Skandinavian pohjoisimmalla alailmakehän otsonia mittaavalla asemalla (Ammarnäs) ot sonipitoisuudet olivat noin puolet Utössä mi tatuista arvoista eli maksimissaan noin 60 /xgnr 3 (Reissell 1990). Kun otsonipitoisuudet ovat korkeimmillaan Lapissa keväisin, puut ovat tuolloin vielä lepotilassa. Otsonia sekä kaukokulkeutuu että muodostuu paikallisesti. Runsas auringonpaiste edistää sen syntyä. Neulaskatoa edeltävä kevät (1987) oli kuitenkin pilvinen ja vähäsateinen, ja aurin koiset päivät olivat harvinaisia (Kuukausikat saus... 1987). Sen sijaan erityisen runsasta auringonpaiste oli keväällä 1988. Kasvil lisuusvaurioiden estämiseksi määritelty kyn nysarvo (70 /xgnr 3 24 tunnin keskiarvona) ylittyi Oulangan mittausasemalla sekä keväällä 1991 että kevättalvella 1992 useasti (Ruoho-Airola & Leinonen 1994). Uutta neulaskatoa ei tästä seurannut. 3 Lapin luonnon vaurioita vuosina 1987-1990 3.1 Neulasten kellastuminen keskikesällä 1987 ja sen seuraukset männyllä vuosina 1987-1990 Keskikesän 1987 neulaskato oli pahimmillaan kolmiossa Rovaniemi-Salla-Suomussalmi, ydinalueen sijaitessa Rovaniemen maalais kunnan itäosan-Kemijärven-Posion -seudulla (kuva 5). Suomen valtiollisen itärajan takai sesta tilanteesta kesältä 1987 ei ole tietoja. Neulaskatoon johtaneet syyt ovat mitä ilmei simmin vaikuttaneet metsiin kuitenkin huomattavasti laajemmalla alueella, mutta lievemmin ja/tai viivästynein seurauksin kuin em. neulaskatokolmiossa. Syksyllä 1987 varisi poikkeuksellisen runsaasti vanhoja neulasia koko maakunnan alueella, mihin osaltaan lienevät vaikuttaneet samat tekijät, jotka aiheuttivat kesän 1987 neulaskadon. Neulasten syksyistä kellastumista tosin pide- Kuva 5. Männyn neulaskadon esiintymisalue keski kesällä 1987 Pohjois-Suomessa. Kartta perustuu heinä-syyskuun 1987 aikana tehtyihin maastoha vaintoihin ilmiön laajuudesta. Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 12 Lapin neulaskato tään normaalina puun elämään kuuluvana ilmiönä. Neulaskato rajoittui karuimmille kasvu paikoille sekä kankailla että soilla. Näin neu laskato muodostui puulajeista lähinnä männyn ongelmaksi. Neulaskadosta kärsivät kaiken kokoiset ja -ikäiset männyt, vaikka keski kesällä 1987 neulasmenetykset näyttivät ankarimmilta taimikoissa. Normaalitilanteessa Lapin männyllä on neulasvuosikertoja 4-7. Kesän 1987 jälkeen neulaskatoalueen män nyissä oli jäljellä vain 1-5 neulasvuosikertaa. Osa neulaskatoalueen ydinalueen männiköiden taimista kuoli karistamatta ainoatakaan niistä neulasvuosikerroista, jotka niillä oli ennen kesää 1987. Karujen kankaiden taimille oli tyypillistä pituuskasvun välitön taantuminen jo neulaska tokesänä. Myös neulaset jäivät huomattavan lyhyiksi kesällä 1987. Seuraavan kasvukauden jälkeen metsiköissä oli kuitenkin nähtävissä toipumista mm. neulasten pituuden perus teella (ks. kuva 1). Puut toipuivat myös huhti-toukokuussa 1988 neulaskatoisissa tai mikoissa todetusta poikkeuksellisen keltaisesta yleisväristään ja vihertyivät kesäkuussa kasvun alkaessa. Niinpä neulaskatoisten met sien tila arvioitiin huomattavasti paremmaksi kesällä 1988 kuin vuotta aikaisemmin (ks. myös kuva 40). Neulaskato ei synnyttänyt laajoja seuraus tuhoja männyllä. Sellaisena on kuitenkin pidettävä mäntyjen pystyynkuivumista neulas katoalueen lajittuneilla mailla heinäkuun lopulla 1988. Tätä tapahtui ainakin Oulanka jokilaaksossa Kuusamossa, Rovaniemen maa laiskunnassa ja Posiolla. Kuivuminen oli todennäköisesti seurausta heinäkuun 1988 sateettomuudesta, joka haittasi juuristoltaan huonokuntoisten puiden vedensaantia. Se, että puut olisivat latvustoltaan olleet heikkokun toisia jo toukokuussa 1988, voitiin kumota sillä, että heinäkuun lopulla ruskettuneissa puissa ei ollut kevätkesällä parveilevien hyönteisten iskeymiä lainkaan. Männyn ohella myös kuusi reagoi heinäkuun 1988 kui vuuteen, mikä havaittiin vanhimpien neulas vuosikertojen harmaantumisena etäältä katsot taessa. Lähitarkastelu osoitti neulasten pinnan koostuvan halkaisijaltaan alle yhden milli metrin kokoisista mosaiikkimaisista keltaisista pisteistä vihreällä pinnalla. Toinen seuraustuho oli männyn latvojen kuivuminen. Latvakato saattoi ulottua jopa kymmenen nuorimman oksakiehkuran oksien kärkiin (kuva 6). Kuivalatvaisuuden synty rajoittui pääosin vuoden 1989 kasvaimiin, joskin ensimmäiset latvakasvaimet kuolivat jo 1987 (kuva 7). Tuho oli keskittynyt kapeille harjuille, tieleikkausten reunoille ja muille vastaaville talvella vähälumisimmille pai koille. Kasvuhäiriötyyppistä latvakatoa oli koko neulaskatoalueella, mm. Rovaniemen maalaiskunnan Hietaperänkankaalla, Posion Kuva 6. Lapin neulaskatoalueella havaittiin männyn latvojen kuivumista kesältä 1988 alkaen. Hossa, Suomussalmi 17.6.1991. Kuva: Risto Jalkanen. Kuva 7. Männyn latvojen kuolemisajankohdan jakauma Rovaniemen maalaiskunnan Hietaperänkankaalla ja Sallan Kotalassa (n = 80). Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 13 Suottakankaalla, Sallan Kotalan harjulla ja Suomussalmen Hossassa. Tämä seuraustuho voi olla vakavampikin, jos ilmiö on ravinne peräinen kasvuhäiriö. Lapin neulaskatoalueen mäntyjen näkyvä oireisto oli tiivistettynä seuraava: 1. voimakas vanhojen neulasten kellastuminen heinäkuussa 1987 2. pituuskasvun taantuminen samanaikaisesti neu lasmenetysten kanssa 3. neulaskatokesänä syntyneiden neulasten jäämi nen huomattavan lyhyiksi 4. yksittäisten puiden kuoleminen kesällä 1987 5. puuston kasvun hidas, mutta varma toipuminen ja neulaston nopea palautuminen normaaliksi neulaskadon jälkeisinä vuosina. Neulaset olivat erityisen pitkiä kesällä 1988; neulasten pituus vaihtelu oli kuitenkin valtavaa 6. seuraustuhona kaikenkokoisten mäntyjen kui vumista heinäkuussa 1988 ja latvakatoa vuosina 1988-1990. Mainittujen oireiden ohella neulaskatoaluetta rajasivat monet muut ilmiöt. 3.2 Muita vaurioita ja poikkeuksellisia havaintoja metsä-, maatalous-ja puutarhakasveilla Keskeisellä neulaskatoalueella todettiin monia muita ilmiöitä, jotka ajallisesti ja paikallisesti näyttivät liittyneen kesän 1987 neulaskatoon. Tällaisia jo kesällä 1987 todettuja olivat ka nervan ja muiden varpujen vaurioituminen ja kuoleminen suojattomilla paikoilla kuten kumpareilla tai rahkamättäillä, taimitarha taimien juuristojen tuhoutuminen taimitar hoilla ja jo viljeltynä metsissä (kymmenien miljoonien taimien menetykset) sekä runsaan paannejäämuodostuksen aiheuttamat totaaliset kuolemat niin kasvipeitteessä kuin puustossa (Jalkanen 1990). Hyvin kasvaneilla männyillä oli usein rotanhäntämäiset latvakasvaimet (Jalkanen 1988). Kasvukauden 1987 kylmyy destä ja lyhyydestä oli seurauksena kesken kasvuisia kasvaimia myös keskikesän neulas kadosta kärsimättömillä alueilla, joilla sitten elokuussa 1987 havaittiin hallavaurioita män nyn kasvaimissa. Keskenkasvuiset kasvaimet kärsivät kevätahavasta keväällä 1988. Neulaskatoon johtaneet tekijät lienevät ol leet osallisena myös neulaskatoalueen rämei den mäntyjen yleiseen huonoon pituuske hitykseen vuosina 1987-1992. Kuitenkin rämepuustojen kehitys näyttäisi poikkeavan tapahtumista ympäröivillä kangasmailla: itäi sen Lapin rämeet olivat roudassa läpi kesän vuosina 1985 ja 1987. Etenkin neulaskatoisissa metsissä suur sienisato jäi syksyllä 1987 olemattomaksi, vaikka sateisuudeltaan olosuhteet olivat erin omaista sienisatoa ennustavia. Sen sijaan kuivan kasvukauden 1988 sienisato oli en nätyksellinen. Monet puuvartiset koristekasvit tuhoutuivat kokonaan. Perinteiset juurakkona talvehtivat koriste- ja hyötykasvit kuten hu mala, apila ja mansikka, eivät versoneet neu laskatoalueella kesällä 1987. Jo talvella 1986/87 alettiin epäillä luonnon kestokykyä vallinneissa lumettomuuden ja kovan pakkasen olosuhteissa. Ensimmäiset osoitukset talven epäedullisten olosuhteiden vaarallisuudesta saatiin, kun keskitalvella il man lumen suojaa taimitarhalla säilytettyjä taimia kannettiin maaliskuussa 1987 lumen alta lämpimään kasvihuoneeseen: niiden juuret olivat tuhoutuneet, mutta maanpäälliset osat olivat useimmiten terveitä (Jalkanen 1990). Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 14 4 Tutkimukset neulaskatoisten metsien tilasta vuosina 1987-1988 4.1 Johdanto Kun mäntyjen vanhoja neulasia kellastui poikkeuksellisen runsaasti kesällä 1987, syn tyi välitön tarve ratkoa tutkimuksen keinoin, millaiseen tilaan puusto oli joutunut tai jou tumassa. Niinpä syksyllä 1987 aloitettiin paitsi kokeelliset tutkimukset neulaskatoon johtaneista syistä niin myös inventoin tiselvitykset puuston tilasta. Tulokset puuston tilasta vuosina 1987-1988 julkaistaan tässä luvussa. 4.2 Aineisto ja menetelmät 4.2.1 Tutkimusmetsiköt ja koejärjestelyt Metsien tilan tutkimusta varten valittiin met siköitä yhtäältä sekä neulaskatoalueelta että sen ulkopuolelta ja toisaalta sekä hyviltä että huonoilta kasvupaikoilta neulaskatoalueen sisällä. Näitä edustivat Metsäntutkimuslaitok sen Kivalon tutkimusalueen Hietaperänkan kaan taimikot 1 (Rovaniemi-Kuusamo-tien varrella) ja 3 (Hyypiöntien varrella) sekä Höpöttäjän taimikko (Hyypiöntiestä erkane van Höpöttäjäntien alkupään taimikko) Rova niemen maalaiskunnassa, yksityismailla sijait sevat Hirvasvaara Kemijärven Räisälässä ja Tähtelä Sodankylässä (ks. kuva 11). Hieta peränkankaasta käytetään jatkossa lyhennettyä muotoa Hietaperä. Tähtelää lukuunottamatta metsiköt sijait sivat neulaskatoalueella. Höpöttäjän taimikko ei kokenut voimakasta keskikesän neulaska toa. Tätä tuoreen kankaan kylvömännikköä lukuunottamatta metsiköt olivat syntyneet luontaisesti kuivalle kankaalle. Taimikoiden ikä oli 25-40 vuotta ja keskipituus 2,3- 4,0 m. Näytteiden keruuta ja puuston mittausta varten kuhunkin metsikköön perustettiin kaksi 50 x 50 metrin ruutua marraskuussa 1987. Jokainen ruutu jaettiin 10 x 10 metrin osa ruutuihin joista kymmenen valittiin satunnai sesti näyteruuduiksi ja joiden keskipuu nume roitiin. Viisi lähinnä keskipuuta olevaa män tyä merkittiin neulasnäytepuiksi. 4.2.2 Neulasten ravinneanalyysi Kunkin neulasnäytepuun 3. oksakiehkuran yhdestä oksasta muodostettiin ruutukohtainen kokoomanäyte erikseen vuosina 1986 ja 1987 syntyneille neulasille. Nämä ravinneanalyysi näytteet, yhteensä 20 kpl/metsikkö/ajankohta, kerättiin sekä marras-joulukuussa 1987 että huhti-toukokuussa 1988. Neulasnäytteistä mitattiin typpi (N) CHN-analysaattorilla (Leco) ja fosfori (P), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium (Mg), kupari (Cu), sinkki (Zn), alumiini (AI), mangaani (Mn), rauta (Fe), natrium (Na) ja rikki (S) typpihappo vetyperoksidimärkäpolton jälkeen plasma emissiospektrometrillä (ICP/AES) (Huang & Schulte 1985). Rikin analysoinnin tarkoituk sena oli selvittää alueen rikkikuormaa. 4.2.3 Neulasvuosikertojen määrittäminen Neulasnäytepuiden neulasvuosikerrat määri tettiin vihreän latvuksen keskiosasta usean oksan keskiarvona 0,25 neulasvuosikerran tarkkuudella kesäkuun alkupuolella 1988. Samalla mitattiin puiden pituudet. Koska osa Hirvasvaaran puista oli kuollut kesällä 1987, kaikkien kuolleiden puiden pituudet ja vuo sien 1985-1987 pituuskasvut mitattiin 19.7.1988. Samalla määritettiin puissa kui vuneina olleiden neulasvuosikertojen määrän ruutukohtaiset keskiarvot. Ne kuvasivat vähintäin sitä vuosikertojen määrää, mikä puissa oli ennen neulaskatoa alkukesällä 1987 ja ilman vuoden 1987 neulasia. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 15 4.2.4 Kylmänkestävyyden testaus Mäntyjen talveentumisasteen selvittämiseksi Hietaperä 3:n ja Tähtelän yhden 50 x 50 metrin ruudun kaikista merkityistä keskipuista (kymmenen mäntyä/metsikkö) kerättiin 24.11.1987 kymmenen vähintään 2 mm pak sua oksaa. Yksi näyteoksa sisälsi kahden vii meisen vuoden eli neulaskatokesän (1987) ja sitä edeltäneen kasvukauden (1986) versot neulasineen. Metsikkökohtainen näytemäärä oli siten 200 kpl. Syksyllä 1987 näytteiden keruupuissa (10 kpl/metsikkö) oli Hieta perällä keskimäärin 3,1 vihreää vuosikertaa ja Tähtelässä 4,1. Puiden keskipituudet olivat vastaavasti 3,2 ja 2,2 m. Näytteet lähettiin välittömästi keräyksen jälkeen kylmälaukkuihin pakattuina Metsän tutkimuslaitoksen Suonenjoen tutkimusase malle jatkokäsiteltäväksi. Kun kylmävarastossa säilytettyjä näytteitä tuotiin käsiteltäväksi, oksien tyveltä leikattiin noin 1 cm:n pituinen pala pois. Kylmäkäsitte lyyn menevät oksat sijoitettiin vesiastiaan koko testauksen ajaksi niin, että tyvet olivat vedessä. Koko materiaali käsiteltiin kyl mäkaapeissa kolmen yön aikana 30.11.- 3.12.1987. Käsittelylämpötiloina olivat vaih teluvälin (2,5 °C) maksimin mukaan -20,0, -22,5, -25,0, -27,5, -35,0, -37,5 ja -45,0 °C. Oksat olivat minimilämpötilassa kolme tuntia. Kustakin oksasta mitattiin uusimman vuosikasvaimen verson paksuus sekä impe danssi (f = 1 kHz) ennen kylmäkäsittelyä ja sen jälkeen. Tuloksista laskettua verson omi naisimpedanssieroa käytettiin hyväksi kyl myyden mahdollisesti aiheuttamien verson sisäisten vaurioiden osoittamisessa. Näkyvien vaurioiden määrittämiseksi kylmäkäsitellyt versot vietiin astioissaan kasvihuoneeseen (+2O °C) pitkään päivään (16 h/8 h). Kui vumisvaurioiden välttämiseksi oksia sumu tettiin noin sekunnin ajan joka tunti. Neulas ten vaurioituneisuus arvioitiin 16.12.1987 seuraavan luokituksen mukaan: 0 = ei näkyviä vaurioita; 1 = hyvin lieviä vaurioita, esim. ruskeita täpliä siellä täällä; ja 2 = selviä neulasvaurioita, esim. muutamia kuol leita neulasia siellä täällä, vaurioituneiden neulasten määrä alle 20 %. 4.2.5 Koejärjestelyt kesän 1987 neulaspoistuman määrittämiseksi Neulaston inventointiin käytettiin viittä kan gasmaan mäntytaimikkoa, jotka olivat Hieta perä 1, 2 ja 3, Höpöttäjä ja Kuohunki (ks. kuva 11). Hietaperä 1 ja 3 sekä Höpöttäjä olivat samoja taimikoita kuin luvuissa 4.2.1 ja 5.1.2.1 mainitut metsiköt. Hietaperän tai mikko 2 oli noin 40-vuotias, luontaisesti syn tynyt kuivan kankaan riukuasteen taimikko Hyypiöntien länsipuolella valtatiestä etelään (taulukko 2). Ominaisuuksiltaan vastaava Kuohungin koe sijaitsi Narkaus-Jokela -tien varressa. Kaikki kokeet olivat neulaskato alueella. Höpöttäjää lukuunottamatta kohteet olivat tyypillisiä kesällä 1987 neulaskadosta kärsineitä taimikoita. Kussakin metsikössä oli neulasvuosikerto jen vuotuisen vaihtelun seurantaan perustettu pysyvä koe, joka koostuu neljästä 20 koepuun koealasta. Koko aineistossa koepuita oli siten 400 kpl. Kunkin koepuun vuosikerrat mää ritettiin elävän latvuston keskiosan neljästä oksasta 15.-29.9.1987. Vihreiden, kellas tuneiden, ruskeiden ja mahdollisesti karissei den neulasten osuudet määritettiin vuosiker roittain 0,25 vuosikerran tarkkuudella. Taulukko 2. Neulasvuosikertojen seurantakokeiden metsikkö- ja puustotietoja. Kasvu- Ikä Runko- Keski- Metsikkö paikka- V luku pituus tyyppi kpl/ha m Hietaperä 1 KK 35 2500 3,0 Hietaperä 2 KK 45 2000 6,4 Hietaperä 3 KK 35 2600 4,1 Kuohunki KK 55 1600 6,9 Höpöttäjä TrK 25 1900 4,3 Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 16 4.3 Neulaskatoisten metsien tila vuosina 1987-1988 4.3.1 Kesän 1987 neulaskadon määrä Männyn neulasvuosikertoja oli kesäkuun lopulla 1987 keskimäärin viidestä kuuteen uudet, vuoden 1987 neulaset mukaan lukien. Neulasia alkoi kellastua vanhimmasta päästä heinäkuussa, ja neulasten kuolemista tapahtui aina syksyyn 1987. Keskimäärin metsiköiden puut menettivät 2,2 (40 %) neulasvuosikertaa. Hietaperällä kato oli 2,4 vuosikertaa ja nel jässä kuivan kankaan taimikossa keskimäärin 2,3. Selvästi vähiten (1,5 vsk) neulasia kellas tui Höpöttäjän tuoreen kankaan taimikossa (taulukko 3). Kellastuneet neulaset olivat vähintäin yhden vuoden vanhoja. Talveh tineista (ennen v. 1987 syntyneistä) neulasista menetettiin kuivilla kankailla 44,7-61,2 %, Höpöttäjällä 32,6 % ja keskimäärin koko aineistossa 48,9 %. Puiden väliset neulasvuosikertaerot met sikön sisällä olivat suuria sekä ennen neulas katoa että sen jälkeen. Kesäkuussa 1987 män nyn neulasvuosikertojen määrä vaihteli kol mesta kahdeksaan. Syksyllä 1987 vihreitä vuosikertoja oli pienimmillään 1,2 ja suurim millaan 5,4. Kesällä 1987 puittainen poistuma vaihteli yhdestä vuosikerrasta (pitkän aika välin normaaliarvo) 4,6:een (10-80 % neu lastosta, kuva 8). Syystalvella 1987 metsiköiden suurin neu lasvuosikertamäärä (4,3) oli neulaskatoalueen tuoreen kankaan taimikossa (Höpöttäjä), minkä tason (4,1) saavutti myös neulaskato alueen ulkopuolinen kuivan kankaan taimikko (Tähtelä Sodankylässä). Ainoa tutkimuksen piiriin kuulunut taimikko, missä todettiin neulaskatoilmiöön kesällä 1987 liittynyttä taimien kuolemista (14,1 % taimimäärästä), oli Kemijärven Hirvasvaara. Neulasvuosiker tojen määrä sen elävinä säilyneissä männyissä oli huomattavan alhainen (2,7) verrattuna alkukesällä 1987 kuolleisiin taimiin (4,4), kun laskelmassa on otettu huomioon kesän 1987 neulasvuosikerta. Hirvasvaaran kuolleet puut Kuva 8. Puittaisen neulaskadon (%) jakauma Rovanie men maalaiskunnan Hietaperänkankaan taimikoissa 1, 2 ja 3 kesällä 1987 (n = 240). olivat selvästi lyhyempiä (1,7 m) kuin koko metsikön keskipituus (3,3 m). Osa kuolleista puista kasvoi hieman kesällä 1987 (pituuskas vu keskimäärin 2,9 cm), suurin osa (84,2 %) kuitenkin kuoli ilman kasvua. 4.3.2 Mäntyjen kylmänkestävyys syksyllä 1987 Impedanssimittausten perusteella neulas kadosta kesällä 1987 kärsineiden mäntyjen (Hietaperä) versojen kylmänkestävyys ei ollut heikentynyt verrattuna neulaskatoalueen poh joispuolisiin mäntyihin (Sodankylän Tähtelä) marraskuussa 1987. Impedanssikäyrät olivat tyypillisiä karaistuneiden oksien käyriä (kuva 9). 70 oksan keskiarvona laskettu ominaisimpe danssi ennen pakkaskäsittelyä oli Hietaperällä 72,8 Qm ja Tähtelässä 77,2 Qm. Impedans sien erotuksen muutos -40...-45 °C:ssa osoit taa versojen vaurioituneen lievästi. Kylmä käsittely ei kuitenkaan vaurioittanut neulasia näkyvästi alhaisimmissakaan lämpötiloissa. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 17 4.3.3 Puiden ravinnetila syksyltä 1987 huhtikuulle 1988 Sekä marraskuun 1987 että huhtikuun 1988 neulasanalyysit kuvastivat lajittuneen karun kankaan niukkaravinteisuutta Hietaperällä, Hirvasvaaralla ja Tähtelässä. Niiden kaikkien kasvupaikkatyyppi oli kuiva kangas. Höpöt täjän tuoreella kankaalla ravinteisuustaso oli edellisiä korkeampi. Kuivan kankaan typpipi toisuus oli keskimäärin noin 10 mg/g:ssa kuiva-ainetta, uusimmassa neulasvuosiker rassa hieman enemmän kuin vuotta vanhem massa. Pääravinteiden taso oli yleensä hyvä ja maanlaajuiseen aineistoon verrattuna normaali (Raitio 1994). Uusimman neulasvuosikerran magnesiumpitoisuus oli sen sijaan alhainen verrattuna vuotta vanhempiin neulasiin erityisesti Hirvasvaaralla (taulukko 4). Myös kalsiumin määrä oli jäänyt poikkeuksellisen alhaiseksi neulaskatoalueen kuivilla, mutta ei tuoreella kankaalla (Höpöttäjä) tai neulaska toalueen ulkopuolisella kuivalla kankaalla (Tähtelä), vaikka kalsiumpitoisuudet ovatkin normaalisti alhaisimpia uusimmissa neula sissa. Rikkipitoisuudet olivat normaalit kuvas taen samalla sitä, että tutkimusmetsiköt Rovaniemellä, Kemijärvellä ja Sodankylässä eivät ole voineet saada suuria rikkilaskeumia. Neulaskatopuustoista analysoitiin huomat tavan alhaiset mangaanipitoisuudet molem mista neulasvuosikerroista verrattuna puus toihin, jotka eivät kokeneet neulaskatoa (taulukko 4). Myös vuoden vanhojen neulas ten sinkkipitoisuudet olivat tavallista alhai semmat, mikä viittaisi vaikeuksiin ko. ravin teen saannissa neulaskatoalueella. Hirvas vaaran puuston uusimpien neulasten rautapi toisuus oli huomattavasti muita alhaisempi. Kuva 9. Männyn versojen kylmäkäsittelyä edeltäneen ja sen jälkeisen ominaisimpedanssin erotus marras kuussa 1987 Hietaperällä ja Tähtelässä. Taulukko 3. Neulasvuosikertojen määrä oksissa kesä-, heinä- ja lokakuussa 1987 Lapin neulaskatoalueen mänty taimikoissa. Luvut sisältävät kesällä 1987 syntyneet neulaset. Kesäkuu Heinäkuu Lokakuu Metsikkö nvsk. Neulaskato Neulaskato nvsk. kpl nvsk, kpl % kpl Hietaperä 1 5,2 2,2 42,3 3,0 Hietaperä 2 5,7 2,1 36,8 3,6 Hietaperä 3 5,9 3,0 50,8 2,9 Kuohunki 5.1 2,0 39,2 3,1 Höpöttäjä 5,6 1,5 26,8 4,1 Keskimäärin 5,5 2,2 40,0 3,3 nvsk = neulasvuosikertoja Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A, 1995 Lapin neulaskato 18 Taulukko 4. Kahden uusimman neulasvuosikerran ravinnepitoisuudet männyllä Lapin neulaskadon jälkeen marras kuussa 1987 neulaskatoalueen kuivalla (Hietaperä 1 ja 3 sekä Hirvasvaara) ja tuoreella (Höpöttäjä) sekä neulas katoalueen ulkopuolisella kuivalla (Tähtelä) kankaalla (n = 20 per metsikkö). Ravinne Neulas- vuosikerta Hietaperä 1 Hietaperä 3 Hirvasvaara Höpöttäjä Tähtelä N, mg/g 1987 9,7 10,0 10,3 10,7 9,6 1986 8,3 8,7 9,6 10,2 9,2 P, mg/g 1987 1,60 1,61 1,60 1,98 1,46 1986 1,25 1,30 1,33 1,78 1,20 K, mg/g 1987 5,27 5,07 4,59 5,45 4,57 1986 3,87 3,92 3,47 4,55 3,65 Mg, mg/g 1987 1,09 0,97 0,86 1,12 1,18 1986 1,05 0,97 1,07 0,99 0,99 Ca, mg/g 1987 1,62 1,53 1,29 1,95 2,10 1986 2,81 2,70 2,57 3,38 3,03 S, mg/g 1987 0,95 0,92 0,88 1,11 0,90 1986 0,82 0,82 0,84 1,06 0,81 Cu, mg/kg 1987 2,93 3,20 2,85 3,61 3,25 1986 2,49 2,67 2,41 3,11 2,96 Zn, mg/kg 1987 47,3 46,8 36,8 47,9 49,2 1986 56,5 55,9 52,7 73,5 62,7 AI, mg/g 1987 0,26 0,26 0,22 0,27 0,37 1986 0,40 0,41 0,39 0,40 0,46 Mn, mg/g 1987 0,41 0,36 0,39 0,58 0,55 1986 0,59 0,53 0,64 1,02 0,74 Fe, mg/kg 1987 60,4 51,7 39,9 64,7 54,7 1986 78,1 60,2 51,7 189 80,3 Na, mg/kg 1987 39,1 38,2 57,9 38,4 27,4 1986 47,4 35,8 76,1 48,2 36,9 Kuiva- 1987 45,2 44,5 44,5 40,0 43,6 paino-% 1986 45,3 46,1 45,8 45,4 45,4 Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 19 5 Kokeelliset tutkimukset neulaskadon syistä vuosina 1987-1990 5.1 Juurten kylmästressin vaikutus puuston tilaan 5.1.1 Johdanto ja hypoteesit Kesän 1987 neulaskato aiheutui: A. talven 1986/87 lumettomista ja kylmistä sää oloista, B. ilman kautta leviävistä epäpuhtauksista tai C. molemmista yhdessä Tarkennus hypoteesiin A: Joulu-tammikuun 1986-87 äkillisen kylmän jakson aikana puiden juuret ja/tai mykorritsat vaurioituivat alueilla, missä oli erityisen vä hän lunta tai paikoilla, missä juuret olivat muuten suojattomia (mm. karut kankaat - ohutkunttaisuus ja poron vähiin syömä kasvi peite). Maanpinnalle jäätynyt vesi ja maan routaantuminen märkänä vähensivät hapen määrää maassa. Juurten toimintavaikeuksien seurauksena puiden vesi- ja ravinnetalouden hoidon ongelmat johtivat vanhojen neulasten kellastumiseen, kun niistä siirtyi vettä ja ravinteita nuorempien osien tarpeisiin. Kun juuriston toiminta oli rajoittunut ja ravinteista ja vedestä oli pula, puiden kasvu taantui jo neulaskatokesänä. Hypoteesin mukaan neulaskadosta toipu neilla puilla vanhojen neulasten kellastumista pidetään puun sisäisten toimintojen säätele mänä uudelleenallokointi-ilmiönä, eikä siten ulkopuolisten tekijöiden neulasiin kohdistu neena tuhona. Puut, joissa juuristovauriot oli vat ankaria, eivät kyenneet em. säätelyyn, vaan kuolivat ilman neulaskatoa. Samoista syistä myös taimitarhataimien, kanervan, koristepensaiden, humalan, apilan ja mansi kan juuret tai juurakot vaurioituivat. Toi puminen vaurioista oli seurausta neulaska toon johtaneiden syiden hetkellisyydestä. Neulaskadon paikkasidonnaisuus johtui erois ta maan lämpötila-, lumi- ja routasuhteissa sekä kasvupaikan muissa ominaisuuksissa. Tarkennus hypoteesiin B: Epäpuhtauksien suorat vaikutukset neulasiin ja epäsuorasti maan kautta koko puun toimin taan vaurioittivat neulasten solukoita, minkä tuloksena eniten vaurioituneet ja heikkokun toisimmat neulaset karisivat kesken kasvu kauden. Koska epäpuhtaudet vaurioittivat juu ristoja vain välillisesti, neulasmenetykset hei jastuivat juuriston kasvun ja uudistumisen hidastumisena, mutta ei sen tuhoutumisena. Myöskään pituuskasvu ei taantunut ilman epäpuhtauksien takia nopeasti, vaan johti asteittain puiden hitaaseen kuolemiseen. Ilman epäpuhtauksien aiheuttamien vaurioiden seurauksena maaperässä ja puiden ravinneta loudessa tapahtui mitattavia, saastuneisuutta indikoivia muutoksia. Vaurioalueen puusto ei toipuisi. Yllättävät vauriot saman kauden aikana paantamispaikkojen kasvillisuudessa, taimi tarhataimissa, kanervalla, koristepensailla, humalalla, apilalla ja mansikalla johtuivat myös ilman epäpuhtauksista. Lapin kaikilla karuilla mäntykankailla todettaisiin neulaska toilmiö alueelliset erot selittyisivät perin nöllisillä ominaisuuksilla. Rikkilaskeumien ollessa kyseessä neulaskadon pitäisi olla voi makkainta pohjoisimmassa Lapissa metsänra jalla ja muualla Lapin itärajan tuntumassa. Otsonin ollessa kyseessä vauriot kohdis tuisivat samalla tavalla koko Lapin alueeseen, koska otsoni on pääosin kaukokulkeutunutta. Otsonin syntytavasta johtuen kesän 1987 neulaskatoa voimakkaampaa neulasten vau rioitumista tapahtuisi kesällä 1988, koska saman vuoden maalis-huhtikuussa aurinko paistoi lähes joka päivä pilvettömältä tai vaalta. Tarkennus hypoteesiin C: Ilmansaasteet heikensivät karujen maiden mäntyjen kestävyyttä niin paljon, että poik keukselliset sääolot pystyivät vaurioittamaan juuristoja. Ilmansaasteet heikensivät samanai Jalkanen, R., Aatto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 20 kaisesti myös muutaman kuukauden kasva neita taimitarhataimia uudella turvealustalla, vasta metsään vietyjä taimia, kanervaa, koris tepensaita, humalaa, apilaa ja mansikkaa sekä kasvillisuutta paannejäälaikuissa. Hypoteesien A ja B tarkastelu erikseen antaa tietoa päätte lylle, millä tasolla esimerkiksi ilman epäpuh taudet ovat vaikuttaneet ilmiöön. Lapin neulaskadon 1987 neulasten kari semiseen johtaneista ja vaikuttaneista teki jöistä ja niiden välisistä riippuvuussuhteista laadittiin alustava malli (kuva 10). 5.1.2 Aineisto ja menetelmät 5.1.2.1 Koemetsiköt Juurten kylmästressikokeita tehtiin kahdella paikkakunnalla Pohjois-Suomessa: Hietape ränkankaalla Rovaniemen maalaiskunnassa ja Sattasessa Sodankylässä sekä yhdellä paikka kunnalla Lounais-Suomessa: Hämeenkankaal la Jämijärvellä (kuva 11). Koska kesän 1987 neulaskato oli rämeiden ohella tyypillinen ja merkittävä nimenomaan karuilla lajittuneilla hiekkakankailla, myös varsinaiset koemetsiköt sijoitettiin vastaaville kuiville kankaille. Näistä Hietaperänkangas sijaitsi kesän 1987 neulaskatoalueella ja Sattanen sen pohjois puolella (noin 140 km Hietaperänkankaalta pohjoiseen). Hietaperänkankaan esikoe ja var sinainen koe olivat samassa metsikössä Rovaniemi-Kuusamo -valtatieltä Kivalon tut kimusalueen Hyypiöntien varressa Metsän tutkimuslaitoksen maalla. Sattasen koe oli yksityismaalla. Kolmanneksi alueeksi valittiin Hämeenkangas, koska se edusti ilman epä puhtauksien suhteen selkeästi saastuneinta aluetta ollen myös kaukana kesän 1987 neu laskatoalueesta. Hämeenkankaan koemetsikkö sijaitsi 3 km Jämin ilmailuopistolta kaakkoon Puolustusministeriön maalla. Kuva 10. Lapin neulaskadon 1987 neulasten karisemismalli Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 21 Kuva 11. Juurten kylmästressikokeiden ja muiden tut kimusmetsiköiden sijainti. Varsinaisiin koealueisiin liittyen meteoro logisia mittauksia tehtiin myös Maatalouden tutkimuskeskuksen Lapin tutkimusaseman pihassa, noin 35 km Hietaperänkankaalta luo teeseen. Koemetsiköiden valinnassa lähtökohtana tuli olla yhtäläisyys Hietaperänkankaan tai mikkoon. Myös koejärjestelyistä johtuen puuston koolle asetettiin enimmäisrajat. Siksi Jämijärven puusto oli huomattavasti nuorem paa kuin Hietaperänkankaalla tai Sattasessa (taulukko 5). Kaikki metsiköt olivat syntyneet luontaisesti. Seuraavassa tekstissä kokeista käytetään nimiä esikoe, kun puhutaan Hietaperänkan kaan esikokeesta, Hietaperä tai (H), kun puhutaan varsinaisesta kokeesta Hietaperän kankaalla, Sattanen tai (S), kun tarkoitetaan Sattasen koetta ja Jämi tai (J), kun tarkoi tetaan Jämijärven Hämeenkangasta. Maata louden tutkimuskeskuksen Lapin tutkimus asemasta käytetään nimitystä Apukka. 5.1.2.2 Koejärjestelyt Esikoe Esikokeen tarkoituksena oli kehittää mene telmällisiä mahdollisuuksia männyn juuriston altistamiseksi epäedullisille säätekijöille seu raavana talvena kolmella paikkakunnalla toteutettavaa varsinaista juuriston kylmä stressitutkimusta varten. Esikokeessa testattiin kuitenkin jo A-hypoteesia. Esikoe perustettiin Hietaperänkankaalle Metsäntutkimuslaitoksen Kivalon tutkimus alueelle syystalvella 1987. Lajittuneelle maalle syntynyt mäntytaimikko katsottiin sopivaksi kohteeksi esikokeelle, koska siinä ajateltiin voitavan parhaiten jäljitellä talven 1986/87 poikkeuksellisia sääolosuhteita. Esikokeessa juuria stressattiin joko estämällä lumen tulo maahan keskitalvella (käsittelystä käytetään nimeä lumeton) tai luomalla routaantuneen maan päälle kastellen massiivi nen jääkerros lumen sekaan (lumijää). Taulukko 5. Koemetsiköiden ja kokeiden tunnuksia. Kasvupaikka- Ikä Keskipituus Runkoluku Mitattuja Metsikkö tyyppi v m kpl/ha puita, kpl Hietaperä, esikoe KK 35 2,3 5950 329 Hietaperä, varsinainen koe KK 35 2,4 4200 234 Sattanen, varsinainen koe KK 25 1,5 5690 307 Jämi, varsinainen koe KK 15 1,9 9580 120 Jalkanen, R., Aatto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 22 Käsittelyruudun koko oli 10 x 10 metriä. Kumpikin käsittely toistettiin kahdesti. Lumen pääsy ruuduille estettiin rakentamalla pääty seinien yläosista auki olevia sadan neliömetrin kokoisia muovihuoneita (kuva 12). Muovi oli paikoillaan marraskuulta 1987 huhtikuun 18. päivään 1988 estäen siten lumi- ja kuurasuo jan maan ja juuriston ohella myös neulasilta. Katoksen päälle kertynyt lumi poistettiin aika ajoin. Lumen sekainen jääkerros (lumijää), jon ka paksuus vaihteli 10 cm:stä 15 cmriin, syntyi neljällä kastelukerralla 16.12. ja 22.12.1987 sekä 18.1. ja 19.2.1988. Levite tyn veden määrää ei mitattu. Sekä lumetto man että lumijääkäsittelyn toiset ruudut katettiin 10 cm:n paksuisella sahanpuruker roksella huhtikuun loppupuolelta heinäkuun alkuun 1988 tarkoituksena hidastaa maan lämpenemistä ja roudan sulamista. Sahan puruisella lumijääruudulla oli jäätä maan pinnalla vielä 6. kesäkuuta. Edellisten ruutujen lisäksi esikokeeseen sisältyi kaksi käsittelemätöntä ruutua (käsit telemätön), joille ei aiheutettu kokeellista lisästressiä. Kaikkien talven 1986/87 kylmyy den kokeneiden käsittelyruutujen koko oli 100 m 2. Ruutujen runkoluku vaihteli 3150 puusta 7300 puuhun hehtaarilla. Koepuita oli kaik kiaan 329 kpl. Kuva 12. Lumipeitteen syntymisen estämiseen käytetty kehikko ilman muovikatetta. Varsinainen juuri stressikoe, Sattanen. Kuva: Tarmo Aalto. Varsinainen koe Esikokeen kokemusten perusteella varsinainen kylmästressitutkimus alkoi syksyllä 1988 kol mella paikkakunnalla. Tämän kokeen tarkoi tuksena oli testata talvella 1988/89 myös ilman epäpuhtauksien merkitystä neulaska dossa sijoittamalla koemetsiköt laskeumaltaan erilaisille alueille. Siten koepuusto altistuisi juurten kylmästressin ohella myös epäpuh tauksille (lähinnä rikin ja typen yhdisteille, mutta myös otsonille) etenkin Jämissä. Koesarjan ruutujen (= koealojen) koko oli 100 m 2. Kuhunkin koemetsikköön järjestettiin kolme lohkoa. Vain Jämissä lohkot ja ruudut voitiin sijoittaa säännöllisin välein. Hietape rällä ja Sattasessa puuston aukkoisuus vai keutti sijoittelua. Hietaperällä myös muu koe toiminta rajoitti ruutujen sijoittelua. Lohkoi hin arvottiin seuraavat kuusi käsittelyä: 1. käsittelemätön,'normaali talvi'; 2. lumeton, lumen tulon estäminen katoksen avulla; 3. massiivinen routa, maan kastelu ja pinnan jäädyttäminen katoksen alla; 4. lumen poisto, normaali talven tulo, kunnes lumen poisto kovien pakkasten aikana, lumeton jakso vähintäin 4-7 vrk; 5. olkisuoja, juurten suojaus akryyliharsolla ja oljilla syksyllä, normaali talven tulo ja lumen poisto kovien pakkasten aikana, lumeton jakso vähintäin 4-7 vrk; olkipeitteellä jäljiteltiin jäkäläkerrosta ja 6. sulamisen hidastaminen, 'normaali talvi' muuten, mutta lumen sulamisen viivästäminen keväällä kasaamalla ja siirtämällä ruudulle ylimääräistä lunta huhtikuussa. Esikokeen toinen käsittelemätön ruutu oli yksi tämän kokeen käsittelemättömistä ruu duista Hietaperällä. Lumeton käsittely toteu tettiin esikokeen tavoin katoksessa. Katokset muovitettiin lokakuun puolivälissä (H, S) tai loka-marraskuun vaihteessa (J) 1988. Muovit poistettiin helmikuun lopulla (H) tai maalis kuun alussa (S, J) 1989. Katoksien särkymi sen estämiseksi niiden päälle kertynyt lumi poistettiin 1-2 viikon välein. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 23 Myös maan kastelu tapahtui katoksessa, jolloin maan päälle mahdollisesti syntynyt jääkerros oli lumeton. Annosteltavan kastelu veden määrä laskettiin yhtäläiseksi Rovanie men lentoasemalla syksyllä 1986 mitatun sademäärän kanssa. Vettä levitettiin ruudulle viikoittain neljännes kuukauden sademäärästä eli syyskuussa noin 7,5 l/m 2 , lokakuussa noin 15 l/m2 ja marraskuussa noin 22,5 l/m 2 (Hietaperä ja Jämi). Sattasessa kasteltiin vain kolme kertaa lokakuussa (20 l/m2/kerta). Hietaperällä vesitys alkoi 26. syyskuuta ja päättyi 14.11.1988, jolloin kokonaismääräksi tuli noin 112,5 l/m2 ruutua kohti. Maassa ei ollut lunta ennen katoksien valmistumista. Kasteluvetenä käytettiin läheisen lammen vettä (H), Kitisen vettä (S) tai kunnallista vesijohtovettä (J). Kastelua jatkettiin talven tuloon saakka. Käsittelyssä 5 maanpinnalle levitettiin 10-20 cm:n kerros olkia syyskuun lopulla tai lokakuun alussa ennen maanpinnan routaantumista. Koska talvi 1988/89 oli poikkeuksellisen leuto ja koska etenkin kevät 1989 oli pitkä, lämmin ja vähäluminen, tutkimusta ei voitu toteuttaa kokonaisuudessaan. Siten käsittelyä 4 (lumen poisto kovien pakkasten aikana) ei voitu toteuttaa. Käsittelyssä 5 lumi ja oljet poistettiin pitkän odottelun jälkeen huhtikuun alussa 1989, silloinkin ilman kovan pakkasen jaksoa. Näin ollen käsittelyn katsottiin anta neen juurille pelkästään paksua jäkäläpeitettä jäljittelevän lisäsuojan lumen ohella. Tosin Jämissä oli myös normaali jäkäläpeite. Lumi suli Jämissä niin varhain, että käsittelyssä 6 ruuduille ei lisätty lunta. Koska muillakin alueilla lumi suli varhain, 25.-27.4. toteute tulla lisälumettamisella ei voitu viivästyttää roudan sulamista lumen hävittyä jo huhti kuussa. Talvella 1989/90 koetoimintaa jatkettiin Hietaperällä ja Sattasessa. Käsittelyinä olivat käsittelemätön ja lumeton. Käsittelemättö miksi ruuduiksi valittiin edellisen talven käsittelyt 1 ja 4 kahdessa lohkossa. Lumet tomina pidettiin käsittelyt 2 ja 3. Käsittelyt toistettiin siten 4 kertaa. Kehikot muovitettiin lokakuun loppupuoliskolla 1989 ja vapautet tiin muoveista 1.-2. helmikuuta 1990. 5.1.2.3 Ilmastotunnusten mittaus ja laskenta Maan ja ilman lämpötilojen sekä lumi- ja routakerroksen seurannan tarkoituksena oli koota perustietoa lajittuneen hiekkakankaan lämpöoloista, mutta ennen kaikkea selvittää, miten alas juuristokerroksen lämpötila voi laskea tavanomaisen lumisuojan puuttuessa. Kaikissa juuristressikokeissa ilmasto-oloja seurattiin yleensä yhdellä lohkolla metsikköä kohden. Esikokeen lämpöoloja mitattiin jou lukuulta 1987 kesäkuulle 1988 sekä manuaali sesti viikon välein että automaattisesti tunnin välein. Automaattinen mittauslaitteisto (Aanderaa) oli sijoitettu taukotupaan, mistä johdot vedettiin yhdelle käsittelemättömälle, lumettomalle ja lumijääkoealalle. Taltioivan mittauslaitteen anturit olivat maan pinnassa (0-taso) sekä 5, 20 ja 50 cm:n syvyydellä maassa putkessa. Ilman lämpötilaa seurattiin neljällä termografilla, jotka olivat 2 m:n korkeudella maanpinnasta. Manuaaliset läm pötilahavainnot tehtiin tarkkuuselohopealäm pömittareilla, jotka olivat 20 ja 50 cm:n syvyydellä maahan upotetuissa muoviput kissa. Automaattisesta mittauksesta poiketen elohopeamittarit (20 ja 50 cm) sijoitettiin kaikille esikokeen ruuduille kaksin kappalein koealaa kohti. Kaikki elohopeamittarit luettiin kerran viikossa. Helmikuun lopulla 1988 maahan kaivettiin myös digitaalista lämpöti lanmittausta varten anturit 0, 5, 20 ja 50 cm:n syvyyteen tarkoituksena kontrolloida sekä manuaalista että tiedonkeruulaitteen mittausta. Digitaalisia lämpötilatietoja on viikoittain 29.2.-25.7.1988 väliseltä ajalta. Koealoilla oli myös kaksi lumipeitteen paksuutta osoittavaa mittakeppiä, yksi pohja vesiputki lohkolla 2 (pohjavesi tosin pysyi koko seurannan ajan 2 m:n mittaussyvyyden alapuolella) ja kaksi kahteen metriin ulottu nutta rautaputkea. Lisäksi yhdellä koealalla oli 3 metrin syvyyteen ulottunut rautaputki. Routaputki koostui maahan upotetusta 20 mm halkaisijaltaan olevasta muoviputkesta, jonka sisälle oli pudotettu metyleenisinillä täytetty ohut muoviletku. Maan routaantuessa indi Jalkanen, R., Aatto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 24 kaattoriaineen sininen väri muuttui värittö mäksi. Talveksi 1988/89 manuaalisesta lämpötilan seurannasta luovuttiin varsinaisessa kokeessa, kun Hietaperälle, Sattaseen ja Jämiin asen nettiin tiedonkeruulaitteet (Grant 1200, ks. kansikuva). Niillä seurattiin maan ja ilman lämpöoloja automaattisesti tunnin välein 16 kanavan avulla. Maan lämpöoloja seurattiin maan pinnasta sekä sja 20 cm:n syvyydeltä maasta. Nyt myös ilman lämpötilan seuranta 2 m:n korkeudella automatisoitiin. Tiedonke ruulaitteiden keräämä tieto purettiin kannetta valle mikrotietokoneelle kolmen viikon välein. Lumi- ja routapeitteen paksuutta seurattiin 1-2 viikon välein kuten esikokeen osalta on kuvattu. Lämpötilan, lumen ja roudan seuranta jat kui edellä kuvatulla tavalla myös talvella 1989/90 Hietaperällä ja Sattasessa. Jämistä vapautunut tiedonkeruulaite siirrettiin Maata louden tutkimuskeskuksen Lapin tutkimus aseman pihalle rakennettuun muovikatokseen, jonka koko oli 5 x 5 m. Mittaus alkoi katok sessa 13.10.1989. Mittaustoiminnan tarkoitus oli verrata näin saatuja tietoja Apukan sääha vaintoaseman (Ilmatieteen laitos) mittaustu loksiin ja samanaikaisiin neulaskatoalueen mittausarvoihin Hietaperällä sekä simuloida Hietaperän neulaskatoalueen maan lämpöolot talvelle 1986/87. Apukassa lämpötiloja mitat tiin kahdessa pisteessä katoksessa (lumeton) ja yhdessä sen ulkopuolella (käsittelemätön). Mittauskorkeudet olivat +2OO, 0, -5 ja -20 cm 0-tason ollessa maanpinta. Havaintojen täy dentämiseksi katoksessa mitattiin lämpötiloja myös syvyyksiltä -10 ja -50 cm. Lämpötila-aineiston esittämisen yhteydessä ilmaistaan vuorokauden keskiarvoja, minime jä ja maksimeja, ellei toisin mainita. Vuoro kausikeskiarvot laskettiin tunnin välein tehty jen mittausten keskiarvona. Kuukauden tai muun mittausjakson keskiarvona käytettiin vuorokausiarvojen keskiarvoa. Minimiläm pötila oli alin vuorokauden lämpötila, mak similämpötila korkein. 5.1.2.4 Märkälaskeuman mittaukset Kuhunkin varsinaisen juuristressikoesarjan metsikköön sijoitettiin avoimelle paikalle kaksi sadevesikeräintä märkälaskeuman laadun tutkimiseksi. Keruujärjestelmä koostui yleisesti käytössä olevasta sahalaitaisesta muovisuppilosta ja sen alla olevasta keräimestä (Järvinen 1986). Keräimet sijaitsi vat metsikön aukoissa 2 m:n korkeudella ja asennettiin metsiköihin syyskuussa 1988. Seuranta lopetettiin loka-joulukuussa 1989. Keruujakson pituus oli Hietaperällä 15 kk, Sattasessa 14 kk ja Jämissä 16 kk. Keräinten alaosa laskeumineen lähetettiin kerran kuu kaudessa Rovaniemelle Lapin vesi- ja ympä ristöpiirin vesilaboratorioon, joka määritti kertyneestä vedestä tai lumesta pH:n, koko nais-, nitraatti- ja ammoniumtypen, sulfaatin ja sähkönjohtokyvyn. Jämin näytteistä em. tavalla määritettiin Rovaniemellä vain jakso tammi-elokuulta 1989. Jämin näytteiden pH ja sähkönjohtokyky mitattiin kuitenkin välit tömästi Metsäntutkimuslaitoksen Parkanon tutkimusasemalla koko 16 kk:n ajan. Pitoi suudet muutettiin laskeumiksi koepaikkaa lähinnä olevan säähavaintoaseman sademää rien avulla. 5.1.2.5 Kasvumittaukset Esikokeessa koepuina olivat kaikki koealan puut. Varsinaisessa kokeessa koepuita olivat ne puut, jotka sijaitsivat ruudun keskipisteestä mitatun kolmen metrin säteen sisäpuolella (Hietaperä ja Sattanen), Jämissä koepuiksi merkittiin kymmenen mäntyä ruudun keski osasta. Pituuskasvut mitattiin esikokeessa vuosilta 1986-1989 ja varsinaisessa kokeessa vuosilta 1984-1990 (Jämi 1984-1989) yhden cm:n tarkkuudella. Kuolleiden puiden määrä ja kuolinvuosi selvitettiin kasvun laskentaa varten. Hietaperällä seurattiin oksien ja neulasten kasvukautista kehitystä kaikkien lohkojen käsittelyillä 1 (käsittelemätön), 2 (lumeton) ja 3 (massiivinen routa) kasvukaudella 1989. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 25 Kustakin yhdeksästä ruudusta valittiin kym menen keskimääräistä suurempaa mäntyä seurantapuiksi, joiden yhdestä merkitystä oksasta verson ja neulasten pituuskasvu mitat tiin 3-4 vrk:n välein. Neulasten pituudeksi määritettiin verson keskiosan neulasten keski määräinen pituus kunakin ajankohtana. Ver son pituuskehitystä seurattiin edelleen kesällä 1990 Hietaperällä talven 1989/90 juuristres sikokeen muodostaneilla ruuduilla. Uusille ruuduille valittiin seurantapuut edellä kuva tulla tavalla. 5.1.2.6 Neulasvuosikertojen määritys ja verson ulkoisten tunnusten mittaukset Neulasvuosikertojen määrä arvioitiin silmä varaisesti koepuiden vihreän latvuksen keski osasta useiden oksien keskiarvona. Erikseen määritettiin vihreät ja mahdollisesti kellas tuneet sekä karisseet neulaset 0,25 neulas vuosikerran tarkkuudella. Saaduista luvuista laskettiin vuosikertojen määrät myös edeltä neelle talvelle 1987/88, 1988/89 tai 1989/90. Esikoe inventoitiin heinä-elokuun vaihteessa ja syksyllä 1988. Varsinaisen juuristressi kokeen neulasto inventoitiin yleensä kolme kertaa (ennen kasvukautta, heinäkuun lopulla ja syksyllä) vuosina 1989 ja 1990. Hietaperän ja Sattasen yhden lohkon (nro 1) käsittelyiden 1 (käsittelemätön), 2 (lume ton) ja 3 (massiivinen routa) seurantapuista valittiin syksyllä 1989 yksi keskilatvuksen oksa, josta mitattiin tai/ja laskettiin kasvain ten pituudet, kääpiöversollisen osan pituus, neulasarpien lukumäärä, kääpiöversojen mää rä sekä 50 kääpiöverson tuorepaino ja pituus vuosille 1985-1989. Neulasarpien määrän avulla laskettiin vuotuinen neulaspoistuma. 5.1.2.7 Neulasanalyysit Kun keväällä 1988 oli todettu voimakas kel tainen yleisväri neulaskatoalueen mäntyjen neulasissa ja koska ravinnetaloudella arveltiin olevan osuutensa neulaskadon tapahtumissa (hypoteesi A), talven 1988/89 varsinaisten juuristressikokeiden mäntyjen neulasten ravin nepitoisuuksia ja väriä seurattiin kuukausittain huhtikuun puolivälistä syyskuun loppuun 1989 Hietaperällä ja Sattasessa. Jämistä näyt teet kerättiin vain elokuussa 1989. Näytteiden keruuta varten merkittiin kymmenen neulas näytepuuta ruutua kohti. Näytteiksi otettiin 3.-5. oksakiehkuran kasvaimia. Seurannassa olivat käsittelyt 1 (käsittelemätön), 2 (lume ton) ja 3 (massiivinen routa) yhdellä lohkolla. Vuosien 1986-1989 (Jämi 1987-1989, lohko 1) neulasista määritettiin N, P, K, Ca, Mg ja tuhkapitoisuus. Typpi mitattiin Kjeldahl menetelmällä ja kuivapolton jälkeen fosfori vanadomolybdaattimenetelmällä spektrofoto metrillä ja muut alkuaineet atomiabsorp tiospektrofotometrillä (AAS) (Halonen ym. 1983). Koska erilaisten stressitekijöiden tiedetään vaikuttavan neulasten hiilihydraattikoostu mukseen, neulasten glukoosi-, sakkaroosi- ja tärkkelyspitoisuuksia seurattiin Hietaperän lohkon 1 käsittelyillä 1 (käsittelemätön), 2 (lumeton) ja 3 (massiivinen routa) vuosina 1988-1989. Näytteet kerättiin 28.11.1988 sekä 12.4., 12.6. ja 13.12.1989. Kultakin ruudulta valittiin satunnaisesti kymmenen koepuuta, jonka 3. oksakiehkuran yhdestä oksasta otettiin aluksi vuosien 1987-1988 neulaset ja joulukuussa 1989 vuosien 1988— 1989 neulaset analysoitavaksi. Noin 2 g neu lasia puuta ja vuosikertaa kohti varastoitiin nestemäiseen typpeen sokerianalyysiä varten (kesäkuussa tämä suoritettiin välittömästi koealueella). Neulaset jauhettiin nestemäi sessä typessä huhmaressa. Jokaisesta näyt teestä punnittiin kolme 50 mg:n erää ja näistä uutettiin glukoosi ja sakkaroosi 80 % etano lilla ja tärkkelys 35 % perkloorihapolla (Hansen & Möller 1975). Uutteista mitattiin sokerien ja tärkkelyksen pitoisuudet entsy maattisella menetelmällä Boehringer Mann heimin valmiita määrityspakkauksia käyttäen (Bergmeyer 1974). Neulasten ulkoisen värin määritykseen otettiin viisi keskimääräisen väristä kääpiö versoa kutakin em. ravinneanalyysinäyte-erää Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 26 kohti. Vain kesällä 1988 syntyneitä neulasia tutkittiin lukuunottamatta viimeistä eli syys kuun lopun erää, jolloin analysoitiin vuoden 1989 neulaset. Jämissä värianalyysi tehtiin elokuussa. Kaikkiaan määritettiin 2340 kääpiöverson väri. Värianalyysi suoritettiin Munsellin ohjeiden ja värikarttojen (Munsell Color Charts 1977) avulla laboratoriossa käymällä kaikki näytteet läpi mahdollisimman lyhyen ajan kuluessa. Sitä varten näytteet pakastettiin heti keruun jälkeen -18 °C:een odottamaan analysointia. Neulasen väri ilmaistiin useiden ominaisuuksien avulla esi merkiksi seuraavassa muodossa 4,6 GY 4,2/5,3, mikä eriteltynä tarkoittaa: 4,6 = värin sävy (HUE): mitä suurempi on arvo, sitä vihreämpi neulanen on; GY = värin sävyyn liittyvä kirjainlyhennys (vihreänkeltainen); 4.2 = värin vaaleus (VALUE): mitä pienempi on arvo, sitä tummempi neulasen väri on; 5.3 = värin kylläisyys (CHROMA): mitä suurempi on arvo, sitä kromaattisempi (räikeämpi) väri on. Tuloksia laskettaessa kunkin erän viiden kääpiöverson keskiarvo merkittiin puun neu lasten väriksi. Siten yhtä juuristressikäsittelyä edusti kymmenen puuta. Juurten kylmästressin vaikutuksia männyn neulasten kylmänkestävyyteen selvitettiin tutkimalla neulasten kesääntymistä Hietaperän juuristressikokeen 2. lohkon käsittelyissä 1 (käsittelemätön), 2 (lumeton) ja 3 (massii vinen routa). Testaukseen leikattiin vuoden 1988 kasvaimia luvussa 5.1.2.5 mainittujen seurantapuiden latvuksen keskiosan oksista 12.4., 20.4., 3.5. ja 15.5.1989. Puuta kohti kerättiin yksi kasvainnäyte, jonka neulasista laboratoriossa muodostettiin kolme viiden kääpiöverson erää A, B ja C. Erä A sijoi tettiin kylmälaukussa -18 °C:een, erä B +s°C:een ja erä C nestemäiseen typpeen. 48 tunnin kuluttua kääpiöversot sijoitettiin ionit tomaan veteen (25 ml) 48 tunniksi, minkä jälkeen veden sähkönjohtokyky mitattiin. Nestemäiseen typpeen upotettujen neulasten inkuboinnilla saatiin täysin tuhoutuneiden neulasten sähkönjohtokyky. Männyn neulasten hienorakenteita tutkittiin selvittämällä juurten kokeellisen kylmästressin aiheuttamia solu- ja solukkovaurioita ja kesän 1987 neulaskadon aiheuttaneiden tekijöiden vaikutuksia neulasten rakenteissa. Näytteet kerättiin kesä- ja heinäkuussa 1988 esikokeen kaikkien kolmen käsittelyn (käsittelemätön, lumeton ja lumijää) yhdeltä koealalta. Tämä osatutkimus tehtiin yhteistyönä Tiibingenin ja Kuopion yliopistojen kanssa. Näytteiden keruu, käsittely ja analysointi sekä alustavat tulokset on kuvattu tarkemmin toisaalla (Fink 1990, Holopainen 1990). 5.1.2.8 Maaperä Juuristressikokeisiin käytettyjen metsiköiden maaperät olivat lajittuneita hiekkamaita ja raekoostumukseltaan yhteneviä etenkin Pohjois-Suomessa. Jämikin poikkesi Hietape rän ja Sattasen mallista vain runsaamman karkean hiekkafraktion ja vähäisemmän hienon hiekkafraktion osalta (kuva 13a). Sen sijaan neulasvuosikertojen seurannassa käyte tyn Höpöttäjän metsikön, joka kesällä 1987 ei ollut varsinainen neulaskatometsikkö, maa perä poikkesi raekoostumukseltaan oleellisesti kuivan kankaan maista. Höpöttäjän tuoreen kankaan maaperä oli moreenia, missä kasvil lisuus ja humuskerros oli runsaampaa kuin kuivalla kankaalla. Metsiköiden maannokset vaihtelivat rae koostumusta enemmän. Sattasesta puuttui humuskerros (F+H) lähes kokonaan, ja Hie taperällä ja Jämissäkin se oli alle 3 cm, kun taas Höpöttäjällä yli 5 cm. Myös huuhtoutu miskerros (Ae) oli ohut Sattasessa, vähän paksumpi Jämissä ja kaikista paksuin Hietape rällä (kuva 13b). Muuttumaton pohjamaa (C -horisontti) alkoi ohuen F+ H- ja Ae-horisont tien maannoksissa Sattasessa ja Jämissä jo noin 30-35 cm:n syvyydeltä, Höpöttäjällä 50 ja Hietaperällä 60 cm:n syvyydeltä. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 27 Kuva 13. Maan lajitekoostumus (a) ja maannokset (b) kuivan kankaan juuristressikoemetsiköissä Hietaperällä Sattasessa ja Jämissä sekä tuoreen kankaan metsikössä Höpöttäjällä. Ravinnetasoltaan lajittuneen hiekkakankaan alueet eivät poikenneet toisistaan merkittä västi, vaan kuvan 35 maannosprofiiliaineisto luonnehtii koealueita yleisemminkin (Airak sinen ym. 1989). Humuskerroksesta tutkit tujen ravinteiden pitoisuudet olivat Jämissä Hietaperää korkeammat, mutta kaikki koe alueet edustivat erittäin niukkaravinteisia kuivia kankaita (Tikkanen & Raitio 1990/91). Tuoretta kangasta edustaneessa Höpöttäjän metsikössä ravinnetaso oli muita korkeampi. 5.1.2.9 Juuriston tilan arviointi Juurten kuntoa voidaan arvioida TTC-mene telmällä, jota käytetään yleisesti solujen elävyyden osoitukseen. Elävissä soluissa olevien pelkistävien entsyymien toiminnan tuloksena TTC muuttuu punaiseksi formatsa niksi, jonka värin voimakkuutta mitataan spektrofotometrillä: mitä enemmän aktiivisia entsyymejä sisältävää solukkoa juurissa on, sitä voimakkaampi on värin muodostuminen (Sutinen 1987). Juurinäytteet otettiin Hietaperän lohkon 1 käsittelyiltä 1 (käsittelemätön), 2 (lumeton) ja 3 (massiivinen routa) vuosina 1988-1990. Näytteenottoa varten kaivettiin kaksi suo rakaiteen muotoista kuoppaa ja näiden reu nalta kahdesta eri kohdasta otettiin maa näytteet juurineen 20 x 20 cm kokoisella rautakehikolla, joka lyötiin puulekalla maa han. Kun kehikko oli runsaan 20 cm syvyy dessä, sen alle lyötiin peltilevy vaakasuo raan. Maanäyte sijoitettiin 3 mm:n seulalle, ja vesiastiassa pesten maa-aines irrotettiin juu rista. Juurinäytteet laitettiin muovipusseihin ja tuotiin laboratorioon analysoitaviksi. Näytteet otettiin maasta kerroksittain siten, että A-horisontista saatiin yksi näyte ja B horisontista kaksi noin 10 cm:n paksuista näytettä. Humuskerroksesta ei sen vähyyden ja pintakasvillisuusjuuriston takia otettu näyt teitä. Ensimmäiset juurinäytteet otettiin 16. elo kuuta 1988. Tällöin kuopat kaivettiin koeruu tujen ulkopuolelle niiden välittömään lähei syyteen. Myöhemmät näytteet haettiin 23. elokuuta 1989 ja 10. syyskuuta 1990. Näillä kerroilla kuopat kaivettiin koeruutujen sisä puolelle. Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 28 5.1.3 Juurten kylmästressikokeiden tulokset esikokeessa 5.1.3.1 Lumi-, routa- ja lämpöolot Kun lumentulo estettiin marraskuulta 1987 huhtikuulle 1988, katetuille ruuduille ei kertynyt lunta lainkaan talvella, eikä kevääl läkään, koska lumisateita ei ollut sen jälkeen, kun muovit poistettiin 18.4. Lumijää- ja käsittelemättömillä ruuduilla pysyvä lumipeite syntyi marraskuussa 1987 ja suli toukokuun alussa 1988. Lumen maksimisyvyys (55 cm) mitattiin maaliskuussa (kuva 14). Lumettoman alkusyksyn johdosta roudan kehittyminen oli jo pitkällä, kun esikokeen roudanmittaus aloitettiin joulukuussa 1987. Siten käsittelyiden välillä ei ollut eroja roudan syvyydessä syystalvella 1987. Samasta syystä erot eivät muodostuneet suuriksi keskitalvel lakaan (kuva 14). Roudan maksimisyvyys saavutettiin maalis-huhtikuun vaihteessa ja oli lumettomalla alueella 180 cm, lumijääruuduil la 161 cm ja käsittelemättömällä ruudulla alle 150 cm. Routa suli nopeimmin lumettomilta ja hitaimmin lumijääruuduilta. Maan pinnalle levitetty 10 cm:n sahanpurukerros hidasti rou dan sulamista keskimäärin 2 viikkoa. Samalla se viivästytti maan lämpenemistä. Esimerkiksi sahanpururuudulla maan lämpötila 50 cm:n syvyydessä oli -2,3 °C toukokuun viimeisenä päivänä 1988, kun käsittelemättömällä ruudulla vastaava lämpötila oli keskimäärin +5 °C. Ilman lämpötila oli kylmimmillään joulu kuussa 1987: kuukauden keskilämpötila oli -17,2 °C, mutta lämpötila ei laskenut yhte näkään päivänä alle -30 asteen (taulukko 6). Vähintään -20 °C:n pakkaspäiviä oli joulu-, tammi-, helmi- ja maaliskuussa 1988-89 yh teensä 33 kpl. Lumipeitteen muodostumisen jälkeen maan lämpöolot vakiintuivat. Sen sijaan lumetto malla alueella maan lämpötila seurasi ilman lämpötilan muutoksia. Lumijään alla muutok set muistuttivat enemmän käsittelemätöntä kuin lumetonta käsittelyä. Kuva 14. Lumen syvyys ja routakerroksen paksuus Hietaperänkankaalla talvella 1987/88 Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 29 Taulukko 6. Piirturilla kerättyjä ilman lämpötilan tunnuksia (°C) talvella 1987/88 Hietaperällä. Mittaukset alkoivat 14.12.1987. Muutokset maassa olivat sitä hitaampia, mitä syvemmästä maakerroksesta lämpötilaa mitattiin (jättäytymisilmiö). Keskitalvella maa oli kylmintä pinnassa ja lämpimintä syvimmässä mittaussyvyydessä (50 cm), loppukeväällä pintamaa oli syvempiä kerroksia lämpimämpää. Maan lämpötila laski selvästi alemmaksi lumettomilla kuin lumellisilla alueilla. Kylmimmillään maa oli lumettomilla ruuduilla joulukuussa 1987, jolloin minimilämpötilat 5, 20 ja 50 cm:n syvyydellä maassa olivat -22,2, -20,0 ja -16,0 °C. Lähes yhtä alhaisia minimi lämpötilat olivat myös tammi- ja helmikuussa 1988. Alin lämpötila 50 cm:n syvyydessä oli -16,3 °C tammikuun alussa 1988. Lämpötilat lumipeitteen alla olivat lumetonta käsittelyä korkeampia kaikissa mittauskerroksissa. Esi merkiksi 5 cm:n syvyydessä lumettoman ja lumellisen maan kuukausittaisten minimiläm pötilojen ero oli suurimmillaan 6,2 °C vähän lumen aikaan joulukuussa 1987 ja 16,0 °C runsaan lumen aikaan helmikuussa 1988 (taulukko 7). Lumipeitteisellä ruudulla selvästi matalim mat lämpötilat saavutettiin kaikissa maaker roksissa joulukuussa 1987, jolloin lunta oli vähiten koko seurantajakson aikana. Sen jäl keen sekä kuukauden keski-, minimi- että maksimilämpötilat kohosivat maassa jatku vasti huhtikuulle 1988. Tässä suhteessa käsittelemättömän ruudun lämpötilat poikke sivat oleellisesti lumettoman ruudun arvoista (taulukko 7). Esikokeen perusteella talven lumettomuus lisää roudan syvyyttä noin 40 cm, ja maan lämpötila voi laskea 5 cm:n syvyydessä alle -20 °C:een. 5.1.3.2 Neulaskato ja puuston reaktiot Lumettoman tai lumijääruudun mäntyjen vanhimpia neulasia alkoi kellastua heinäkuun alussa 1988. Stressiruutujen mäntyjen neula sista kuoli ruutukeskiarvona 0,3-0,7 vuosi kertaa (10,0-24,1 % talvehtineista neulasista, taulukko 8). Maan sulamisen ja lämpenemi sen hidastaminen sahanpurulla lisäsi neulaska toa (23,4 %) sahanpuruttomiin ruutuihin ver rattuna (15,7 %). Heinäkuun alussa kellastu neet neulaset muuttuivat ruskeiksi ja karisivat elokuun alkuun 1988 mennessä. 'Normaalia' elo-syyskuista vanhojen neulasten kuolemista ei havaittu lainkaan. Kasvukaudella 1988 neulasvuosikertojen määrä lisääntyi. Käsittelemättömillä puilla lisäys oli 0,9 vuosikertaa eli 2,B:sta 3,7 vuo sikertaan. Muissa käsittelyissä vuosikertojen määrä lisääntyi vähemmän, 0,3-0,7 vuosiker taa (taulukko 8). Siten kokeellinen kylmä stressi hidasti merkitsevästi (p< 0,001) kesän 1987 neulaskadosta toipumista neulasvuosi kertojen määrällä mitattuna. Ajankohta 1987 1988 Muuttuja XII I II III IV 14.-31. 1.-31. 1.-29. 1.-31. 1.-30. Keskilämpötila -17,2 -10,3 -10,7 -5,9 -2,2 Maksimilämpötila 0,3 0,9 0,1 2,7 10,1 Minimilämpötila -28,8 -27,6 -28,2 -21,0 -16,9 Päiviä kk:ssa, jolloin minimilt. alle -30 °C 0 0 0 0 0 alle -20 °C 13 8 10 2 0 alle-10 °C 17 21 16 12 13 Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 30 Taulukko 7. Maan lämpötilan tunnuksia esikokeessa Hietaperällä talvella 1987/88 (x = keskilämpötila, min = kuukauden alin lämpötila ja max = kuukauden ylin lämpötila). Taulukko 8. Talven 1987/88 kokeellisen juurten kylmästressin vaikutus männyn neulasvuosikertojen määrään ja keskikesän neulaskatoon sekä puiden elävyyteen Hietaperänkankaalla Rovaniemen maalaiskunnassa kesällä 1988. Vuosikerrat on laskettu elävistä männyistä. j Ajankohta Lumeton Juurten kylmästressikäsittely Lumijaa Käsittelemätön Maakerros Lämpötila, =C X min max X min max X min max ! Joulukuu 1987 a Maanpinta * * * -12,2 -17,0 -4,6 | 5 cm -15,5 -22,2 -3,2 -13,0 -19,7 0,0 -11,8 -16,0 -6,2 i i 20 cm -14,4 -20,0 -4,1 -11,5 -17,4 -3,6 -11,9 -16,1 -6,7 1 50 cm -12,8 -16,0 -6,7 -7,8 -11,1 -4,5 -9,1 -10,7 -6,4 i j Tammikuu 1988 i Maanpinta * * * * * * -6,7 -15,4 -4,0 j 5 cm -9,9 -21,4 -3,3 -7,0 -17,5 -2,0 -6,8 -14,1 -4,1 : 20 cm -9,3 -19,7 -3,6 -6,3 -16,7 -1,8 -6,4 -13,2 -3,7 | 50 cm -9,0 -16,3 -4,6 -5,7 -10,9 -3,3 -5,6 -9,6 -3,3 | i Helmikuu 1988 Maanpinta * * * * * * -4,8 -8,1 -2,4 I 5 cm -10,1 -22,1 -1,5 -5,2 -9,6 -1,2 -4,4 -6,1 -2,5 1 i 20 cm -9,4 -19,7 -1,7 -4,9 -10,2 -1,3 -3,9 -5,2 -3,4 ! 50 cm -8,9 -16,0 -2,4 -4,3 -7,2 -2,2 -3,1 -4,0 -2,1 j : Maaliskuu 1988 ! Maanpinta * * * * * * -4,0 -5,9 -1.9 ! 5 cm -5,7 -14,1 -0,0 -5,0 -7,5 -2,4 -3,8 -5,3 -2,1 j 20 cm -5,6 -12,2 -0,2 -4,7 -7,2 -2,0 -5,5 -5,2 -2,0 ! i 50 cm -6,0 -9,9 -1,5 -4,6 -6,6 -2,5 -3,0 -3,9 -1,9 j i Huhtikuu 1988 Maanpinta * * * * * * -1,1 -3,3 0,2 i 5 cm -0,8 -3,9 1,4 -2.4 -5,5 -0,5 -1,3 -3,0 0,2 i ; 20 cm -0,5 -3,6 1,6 -2,8 -5,2 -0,3 -1,1 -2,4 0,1 1 i 50 cm -0,8 -1,7 -0,3 -2,6 -4,0 -0,8 -1,1 -1,9 -0,3 ! "joulukuun mittaukset alkoivat 14.12. * ei anturia Ajankohta Käsittely Talvi 1987/88 Heinäkuu 1988 Syyskuu 1988 Kesä 1988 (n = koepuita Neulasvuosikertoja ruudulla) Puussa Neulaskato Puussa Kuolleisuus kpl kpl % kpl % Lumeton ei S (n=68) 3,0 0,3 10,0 3,7 8,8 S (n=73) 2,9 0,7 24,1 3,2 6,8 Lumijää ei S (n=56) 2,8 0,6 21,4 3,2 8,9 S (n=69) 3,1 0,7 22,6 3,4 14,5 Käsittele- mätön (n=63 b ) 2,8 0,1 3,6 3,7 0,0 S = sahanpurukate viivästyttämässä maan keväistä lämpenemistä b Molemmat ruudut yhdistetty Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 31 Osa lumettomien ruutujen mäntyjen lat voista kehittyi epänormaalisti kesällä 1988 ja 1989. Joissakin tapauksissa latva ja ylimpien oksien kasvaimet kuolivat. Stressikäsittelyi den taimista kuoli 6,8-14,5 % kesällä 1988. Lumijääruuduilla neulasto reagoi poik keuksellisesti jo keväällä: mäntyjen alaoksien ja pienimpien puiden neulasto muuttui ensin harmahtavaksi ensimmäisten neulasoireiden näkyessä huhtikuun alussa 1988 ja myöhem min punaruskeaksi. Kovalla pakkasella lumelle levitetystä kasteluvedestä vapautunut lämpö ilmeisesti kohotti hetkellisesti etenkin alimpien männynoksien lämpötilaa niin, että lämpötilan palauduttua ympäröivän ilman tasolle neulaset ja versot vaurioituivat ja myöhemmin kuolivat. Lapin neulaskatoa edeltävänä kesänä 1986 latvan pituuskasvu (keskimäärin 17,3 cm) oli normaali. Kesällä 1987 keskimääräinen kasvu oli pudonnut 59,5 %: iin. Pituuskasvun minimi saavutettiin vuonna 1988 riippumatta talven 1987/88 käsittelystä. Voimakkain muutos heikompaan kasvuun oli lumijääruu dulla, missä oli viivytetty maan lämpenemistä sahanpurulla. Pituuskasvu alkoi elpyä kesällä 1989 kaikilla käsittelyruuduilla (kuva 15). Vuoden 1986 tasoon (100 %) verrattuna eni ten männyt taantuivat lumijääruudulla (23,9 %). Muilla ruuduilla vuoden 1989 kasvun taso oli puolta pienempi kuin vuonna 1986. Myös koetta edeltäneen kesän (1987) kasvuun verrattuna vuoden 1989 kasvun taantuma oli voimakkain sahanpururuuduilla. 5.1.4 Juurten kylmästressikokeiden tulokset varsinaisessa kokeessa 5.1.4.1 Lumi-, routa- ja lämpöolot Tutkimustalvi 1988/89 oli hieman kylmempi kuin talvi 1989/90 molempien oltua kuitenkin tavallista leudompia. Hietaperän kylmimmän kuukauden (joulukuu 1988) ilman keskiläm pötila oli -16,8 °C. Lähes yhtä kylmää oli Sattasessa. Jämin vastaava luku oli vain -7,7 °C. Sellaisia vuorokausia, jolloin lämpötila laski Kuva 15. Männyn pituuskasvun kehitys vuosina 1986 1989 Hietaperänkankaan esikokeella. Lapin neulas kato oli kesällä 1987, ja juurten kokeellinen kylmä stressi toteutettiin talvella 1987/88. alle -30 °C:n, mitattiin Hietaperällä 13 ja Sattasessa 12 kpl marras-joulukuussa 1988. Alimmat mitatut lämpötilat olivat -37,2 (Hie taperä) ja -40,8 °C (Sattanen). Jämin minimi lämpötila oli -20,8 °C (taulukko 9). Loppu talvesta ja keväältä 1989 kylmät pakkasjaksot puuttuivat. Talvet 1988/89 ja 1989/90 olivat vähälu misia: enimmillään (49 cm) lunta oli huhti kuun alussa 1990. Erityisen vähän lunta oli Jämissä. Pohjois-Suomessa lumi suli kumpanakin vuonna jo huhtikuun loppupuo lella. Sekä Sattasessa että Hietaperällä roudan maksimisyvyys (noin 110 cm) talvella 1988/89 saavutettiin maaliskuussa, Jämissä (35 cm) jo vuoden vaihteessa. Lumettomilla käsittelyruuduilla routakerroksen maksimisy vyys kasvoi 40-60 cm:llä niin Pohjois- Suomessa kuin Satakunnassakin (kuva 16). Suhteellisesti muutos oli suurin Jämissä, missä routakerros lähes 2,5-kertaistui. Hieta perän lumettomalla ruudulla roudan maksimi syvyys oli 170 cm, massiivisen roudan ruudulla 20 cm vähemmän. Sen sijaan Satta sessa nämä kaksi käsittelyä erosivat roudan suhteen vain vähän, Jämissä eivät lainkaan. Olkisuojan alla routakerroksen paksuus jäi puoleen käsittelemättömästä Hietaperällä ja Jämissä, kun taas Sattasessa olki ehkäisi rou Lapin neulaskato Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 1 32 Taulukko 9. Ilman lämpötilan tunnuksia talvella 1988/89 Hietaperällä, Sattasessa ja Jämissä. dan muodostusta vain vähän. Osasyynä tähän olivat porot, joita olkiruudut kiinnostivat. Routa suli hitaimmin massiivisen roudan ruuduilta kaikilla koepaikkakunnilla. Suojaava kerros (pieni lämmönjohtavuus) vaikutti oleellisesti maan lämpötilaan kaikilla koepaikkakunnilla. Ilman kylmeneminen alensi maan keskitalvista lämpötilaa sitä enemmän, mitä lähempänä maanpintaa mi tattiin, mitä vähemmän suojaavaa kerrosta oli ja mitä pidempään kylmää kesti. Maa myös kylmeni sitä hitaammin eli sitä suuremmalla viiveellä, mitä syvemmästä maakerroksesta lämpötilaa mitattiin. Toisaalta, mitä syvem mältä mittaukset olivat, sitä nopeammin läm pötila vakioitui tietylle tasolle lumipeitteen kasvaessa ja sitä vähemmän ilman lämpötilan muutokset vaikuttivat siihen. Alimmat lumettoman alueen maan lämpöti lat talvella 1988/89 mitattiin Pohjois-Suo messa joulukuussa 1988: kuukauden keski lämpötila 5 cm:n syvyydessä oli -13,0 °C (Hietaperä) ja -15,6 °C (Sattanen) minimi lämpötilojen oltua -22,4 °C ja -27,6 °C. Ajankohta 1988 1989 Xl XII 1 II III IV Mittausjakso Hietaperä 1.-30. 1.-31. 1.-2., 1.-27. 1.-31. 6.-30. 20.-30. simuloitu Keskilämpötila -13,0 -16,8 -8,6 -9,8 -4,6 1,5 Maksimilämpötila 1,6 -2,0 0,0 0,8 12,8 Minimilämpötila -30,4 -37,2 -25,2 -26,4 -20,4 -8,0 Päiviä kk:ssa, jolloin minimilt. alle -30 °C 2 11 0 0 0 0 alle -20 °C 13 16 3 8 1 0 alle -10 °C 22 31 8 19 6 0 Mittausjakso Sattanen 1.-30. 1.-31. 1.-31. 1.-28. 23.-31. 1.-18., simuloitu simuloitu 27.-30. Keskilämpötila -11,8 -16,5 -9,4 -9,2 -6,0 1,4 Maksimilämpötila 4,0 0,4 4,0 12,8 Minimilämpötila -30,0 -40,8 -33,8 -34,6 -28,0 -15,6 Päiviä kk:ssa, jolloin minimilt. alle -30 °C 3 8 1 2 0 0 alle -20 °C 15 21 7 7 1 0 alle -10 °C 22 29 22 18 6 7 Mittausjakso Jämi 1.-30. 1.-31. 1.-31. 1.-28. 1.-28. 28.-30. Keskilämpötila -4,7 -7,7 -1,4 -1,0 -0,1 8,4 Maksimilämpötila 4,4 2,8 5,2 5,6 5,6 17,6 Minimilämpötila -16,8 -20,8 -19,2 -11,6 -6,4 0,4 Päiviä kk:ssa, jolloin minimilt. alle -30 °C 0 0 0 0 0 0 alle -20 °C 0 2 0 0 0 0 alle-10 °C 12 16 2 I 0 0 Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 33 Kuva 16. Lumi- ja routakerroksen kehitys juurten kylmästressiruuduilla Hietaperällä (a), Sattasessa (b) ja Jämissä (c) talvella 1988/89. Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 34 Vastaavat arvot 20 cm:n syvyydessä olivat -11,4 ja -17,2 °C Hietaperällä sekä -12,9 ja -18,8 °C Sattasessa (taulukko 10a, b). Sana sessa mitattiin yhtä kylmiä lämpötiloja myös tammikuussa 1989. Tuolloin maan lämpötila 20 cm:n syvyydessä oli lämpimimmilläänkin -10,8 °C, kun mittausjakson keskilämpötila oli -16,8 °C. Käsittelemättömällä alueella eli lumipeitteen alla 5 cm:n syvyydessä joulu kuun keskilämpötilat olivat -7,7 (Hietaperä) ja -8,7 °C (Sattanen); minimilämpötilat oli vat alimmillaan kuitenkin jo marraskuussa, -15,5 (H) ja -14,4 °C (S) (taulukko 10a, b). Myös Jämissä kylmintä oli joulukuussa 1988, vaikka lukemat olivatkin selvästi korkeampia kuin Pohjois-Suomessa. Joulu kuun keskilämpötila 5 cm:n syvyydessä oli lumettomalla alueella -6,2 °C, kun se lumen alla oli -3,5 °C. Minimilämpötilat olivat vastaavasti -10,8 ja -6,0 °C. Maan lämpötila oli myös 20 cm:n syvyydessä lumettomalla alueella kylmimmillään joulukuussa, -8,4 °C (lumen alla -4,0 °C) (taulukko 10c). Massiivisen roudan ruuduilla mittausjakso jen keskilämpötilat maassa (5 tai 20 cm:n syvyydessä) olivat Sattasessa 0,3-2,5 °C alempia kuin lumettomalla ruudulla. Minimi lämpötiloissa erot olivat vieläkin suurempia, 0,4-5,5 °C. Myös Hietaperällä keskilämpö tilat olivat alempia (0,1-1,0 °C). Sen sijaan minimilämpötila saattoi olla korkeampi mas siivisen roudan kuin lumettomalla ruudulla. Sattasessa massiivisen roudan lämpötilat oli vat erityisen alhaisia marraskuulta 1988 tam mikuulle 1989 minimilämpötilojen oltua ko. kuukausina -21,6, -28,8 ja -25,2 °C 5 cm:n syvyydessä ja -16,8, -24,4 ja -21,2 °C 20 cm:n syvyydessä (taulukko 10a, b). Alimmat 5 ja 20 cm:n syvyydessä mitatut maan lämpötilat olivat tässä tutkimuksessa siten -28,8 ja -24,4 °C, kun lumipeitteen alla vastaavan ajankohdan lukemat olivat -10,8 ja -10,0 °C (taulukko 10a, b). Jämissä mas siivisen roudan keskilämpötila oli 0,0-2,0 °C korkeampi kuin lumettomalla ruudulla muul loin paitsi lokakuussa ja huhtikuussa. Myös minimilämpötilat olivat vastaavasti korkeam mat massiivisen roudan kuin lumettomalla ruudulla (taulukko 10c). Olki suojasi maata paremmin kuin pelkkä lumipeite. Marras-helmikuun 1988-89 mit tausjaksojen keskilämpötilat 5 cm: n syvyy dessä vaihtelivat Hietaperällä lumen peittä män oljen alla välillä -2,2...-2,9 °C ja pelkän lumen alla välillä -4,5...-7,7 °C (taulukko 10a). Sattasessa marras-maaliskuun 1988-89 keskilämpötilat vaihtelivat oljen alla välillä -3,7...-7,0 °C, kun käsittelemättömän arvot olivat välillä -3,0...-8,7 °C (taulukko 10b) osoittaen siten Hietaperää pienempiä eroja ko. käsittelyiden välillä. Sattasessa jou lukuussa 1988 mitattu poikkeuksellisen alhai nen minimilämpötila -12,4 °C oli seurausta porojen kaivuutoiminnasta olkiruudulla. Jämissä vastaavat marras-helmikuun maan keskilämpötilat olivat -K),4...-2,6 °C oljen alla ja -2,1...-3,5 °C ilman sitä (taulukko 10c). Olkisuojan alla korostui lämpötilan tasaisuus: esimerkiksi Hietaperällä marras kuun maksimi- ja minimilämpötilojen erotus 5 cm:n syvyydessä oljen alla oli vain 1,6 astetta, kun lumen alla se oli 13,2 astetta. Vastaavat arvot Sattasessa olivat 5,6 ja 12,0 astetta (taulukko 10a, b). Oljella oli erityisen suuri vaikutus maan lämpöoloihin pakkasen tultua ennen lumi peitettä ja lumipeitteen kasvaessa marras joulukuussa 1988 Hietaperällä (kuva 17a). Lumipeitteen kasvun maan lämpöoloja tasoit tava vaikutus näkyi samana aikana myös Sat tasessa (kuva 17b) ja Jämissä, missä käsitte lemättömän alan maanpinnan lämpötilakäyrä vakiintui kuitenkin vasta aivan joulukuun lopulla (kuva 17c). Tammikuun lopulla ja helmikuussa olkien alla ei tapahtunut juuri minkäänlaisia lämpötilan muutoksia, jolloin esim. vuorokauden minimilämpötila pysyi Hietaperällä noin 3,2 asteessa 5 cm:n syvyy dessä ja muutaman kymmenyksen lämpimäm pänä 20 cm:n syvyydessä. Pelkän lumipeit teen alla vuorokauden minimilämpötila vaih teli -5 asteen molemmin puolin, eikä ollut yhtä tasaantunut kuin olkien alla (kuva 17a c). Lumettomalla alalla maan lämpötila vaih Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 35 Kuva 17. Ilman (2 m) ja maan (5 cm) minimilämpötila juurten kylmästressikokeiden käsittelemättömällä, lumetto malla, massiivisen roudan ja olkiruuduilla marras-huhtikuussa 1988-89 Hietaperällä (a), Sattasessa (b) ja Jämissä (c). Muovit poistettiin katoksista helmikuun lopulla (Hietaperä) tai maaliskuun alussa (Sattanen, Jämi) 1989. Mittauslaitteiden häiriöiden takia puuttuvat ilman lämpötilat Hietaperälle ja Sattaseen on simuloitu Apukan ja Sodankylän observatorion säähavaintojen perusteella. Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 36 Taulukko 10A-C. Maan lämpötilan tunnuksia Hietaperällä (A), Sattasessa (B) ja Jämissä (C) talvella 1988/89 (x = keskilämpötila, min = kuukauden alin lämpötila ja max = kuukauden ylin lämpötila). Mittausjaksot ja ilman lämpötilat: ks. taulukko 9. A. Hietaperä Juurten kylmästressikäsittely Ajankohta Lumeton Massiivinen routa Olki Käsittelemätön Maakerros Lämpötila, °C X min max X min max X min max X min max Marraskuu 1988 Maanpinta -11,9 -26,4 -0,4 + * * + + * -8,5 -18,0 -2,4 5 cm -9,1 -18,0 -2,4 —10,0 -20,0 -2,4 -2,2 -3,2 -1,6 -7,4 -15,6 -2,4 20 cm -7,4 -14,0 -2,8 —7,5 -14,0 -2,8 -1,8 -2,4 -1,2 -6,3 -12,4 -2,8 Joulukuu 1988 Maanpinta -15,5 -31,6 -3,2 + * + + + ￿ -8,5 -12,0 -6,4 5 cm -13,0 -22,4 -6,0 -13,8 -22,8 -6,4 -3,3 -4,0 -3,2 -7,7 -11,2 -6,0 20 cm -11,4 -17,2 -6,0 -12,4 -18,0 -6,8 -3,1 -5,2 -2,4 -7,4 -10,0 -6,0 Tammikuu 1989 Maanpinta -9,5 -29,6 -1,6 * * * * 4> * -5,2 -8,0 -2,4 5 cm -8,4 -18,8 -3,6 -8,7 -20,8 -3,6 -3,1 -3,2 -2,8 -5,3 -7,2 -4,4 20 cm -8,0 -15,6 -4,8 -8,2 -15,2 -4,8 -2,7 -2,8 -2,4 -5,3 -6,8 -4,4 Helmikuu 1989 Maanpinta -9,7 -22,8 -0,8 * * * * * * -5,0 -7,6 -4,0 5 cm -8,6 -15,2 -4,0 -8,9 -15,6 -4,0 -2,9 -3,2 -2,4 -4,5 -5,6 -4,0 20 cm -7,9 -12,8 -4,4 -8,1 -12,4 -4,8 -2,5 -2,8 -2,4 -4,5 -5,2 -4,0 Maaliskuu 1989 Maanpinta 0,6 -9,2 24,0 * * * * * * -1,4 -6,0 19,6 5 cm -1,2 -3,2 7,2 -1,3 -4,0 6,8 -2,2 -2,8 4,8 20 cm -2,0 -3,2 2,0 -2,3 -3,6 1,2 -2,5 -3,2 -0,4 Huhtikuu 1989 Maanpinta ￿ ￿ ￿ * * * 5 cm -0,9 -2,4 3,6 20 cm * ei anturia B. Sattanen Juurten kylmästressikäsittely Ajankohta Lumeton Massiivinen routa Olki Käsittelemätön Maakerros Lämpötila, °C X min max X min max X min max X min max Marraskuu 1988 Maanpinta -12,3 -24,8 -2,0 * + * * * * -6,3 -11,6 -2,4 5 cm -11,0 -20,0 -3,2 -11,5 -21,6 -3,2 -3,7 -7,6 -2,0 -6,2 -14,4 -2,4 20 cm -8,3 -14,6 -4,0 -9,7 -16,8 -4,0 -2,4 -4,4 -1,6 -4,7 -10,8 -2,4 Joulukuu 1988 Maanpinta -16,7 -33,2 -4,4 * * * * * * -9,0 -12,0 -6,4 5 cm -15,6 -27,6 -6,0 -16,7 -28,8 -6,0 -6,0 -12,0 -4,0 -8,7 -10,8 -6,4 20 cm -12,9 -18,8 -7,2 -15,4 -24,4 -7,2 -5,2 -7,6 -3,2 -7,6 -10,0 -6,0 Tammikuu 1989 Maanpinta -15,6 -27,2 -6,8 * * * * ￿ * -9,1 -9,6 -8,4 5 cm -15,4 -23,2 -9,2 -16,0 -25,2 -8,8 -7,0 -7,6 -6,0 -8,3 -8,4 -8,0 20 cm -14,0 -16,8 -10,8 -15,9 -21,2 -10,8 -6,2 -6,8 -5,2 -8,0 -8,8 -7,6 Helmikuu 1989 Maanpinta 5 cm 20 cm Maaliskuu 1989 Maanpinta -4,9 -7,6 -2,4 + * * * * -3,5 -4,0 -2,4 5 cm -4,8 -6,8 -2,8 -5,1 -8,4 -2,4 -4,7 -9,6 -2,4 -3,0 -4,0 -2,4 20 cm -4,4 -6,0 -3,2 -4,8 -6,4 -3,2 -3,9 -6,0 -2,4 -2,8 -3,6 -2,4 Huhtikuu 1989 Maanpinta -1,4 -6,0 14,0 * * ￿ * * * -2,7 -6,8 14,4 5 cm -2,1 -6,0 8,8 -2,5 -6,4 6,4 -1,8 -7,2 7,6 -3,0 -4,0 -2,4 20 cm -2,9 -5,6 3,2 -3,2 -6,0 1,6 -2,3 -6,0 3,2 -2,9 -4,0 -2,4 * ei anturia Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 37 Taulukko 10 jatkuu teli edelleen jyrkästi ilman lämpötilan muu tosten mukaan, kuitenkin sitä suuremmalla viiveellä, mitä syvemmästä maakerroksesta oli kyse. Lumettoman ja massiivisen roudan lämpötilat 5 cm:n syvyydessä olivat lähes samat kaikilla mittauspaikkakunnilla ja koko mittausjakson ajan. Ainoastaan Jämissä mas siivisen roudan ruudulla lämpötila oli sel västi korkeampi kuin lumettomalla ruudulla (kuva 17c). Hietaperällä huhtikuun alussa 1989, jolloin keskitalvella lumettomana olleet ruudut olivat saaneet pienen lumipeitteen katon poiston jälkeen, maan lämpötila oli -2...-3 astetta kaikissa mittauskerroksissa niin lumettomassa kuin käsittelemättömässä (kuva 17a). Lumi kuitenkin suli aiemmin alunperin lumettomalta ruudulta, jolloin maan lämpötila alkoi vaihdella voimakkaasti yön ja päivän välillä. Käsittelemättömillä ruuduilla tämä tapahtui noin viikkoa myö hemmin eli huhtikuun puolivälissä. Lumen sulattua lämpöolot muuttuivat siten erittäin ääreviksi etenkin maanpinnassa. Päinvastoin kuin talvella kylmintä maassa oli huhtikuun lopulla syvemmissä kerroksissa ja lämpi mintä maanpinnassa riippumatta käsittelystä (taulukko lOa-c). Talvella 1989/90 tiedonkeruulaitteet toi mivat edellistä kautta varmemmin. Ainoa katkos syntyi tammikuussa 1990 Sattasessa, kun ilman lämpötilan lasku 40 pakkas asteeseen pysäytti laitteen toiminnan (kuva 18b). Muuten maan lämpöolot eri käsitte lyissä vaihtelivat samalla tavalla kuin tal vella 1988-89 (kuva 18a, b). 5.1.4.2 Märkälaskeuman laatu Juurten kylmästressialueet erosivat märkä laskeuman laadun suhteen selkeästi toisis taan laskeuman tärkeimpien komponenttien C. Jämi Juurten kylmästressikäsittely Ajankohta Lumeton Massiivinen routa Olki Käsittelemätön Maakerros Lämpötila, °C X min max X min max X min max X min max : Lokakuu 1988 Maanpinta -3,8 -6,0 0,0 + ￿ * * ￿ * -3,8 -5,2 -0,4 ! 5 cm 0,0 0,0 1,2 -0,3 -1,2 0,8 1,8 1,2 2,4 0,0 -0,8 0,8 j 20 cm + 0,0 0,0 0,6 -1,2 1,2 2,6 2,4 2,8 0,9 0,4 1,6 i Marraskuu 1988 Maanpinta -6,4 -18,4 0,0 * * ￿ * * ￿ -6,3 -17,6 0,0 1 5 cm -2,5 -7,6 0,0 -2,3 -6,4 -1,2 -0,6 -2,4 1,2 -2,1 -4,8 -0,4 j 20 cm -1,8 -4,0 -0,8 -1,3 -3,2 0,0 0,4 -2,0 2,4 -1,1 -2,8 0,4 i Joulukuu 1988 Maanpinta -9,6 -20,4 -1,2 * * ￿ * * * -5,1 -14,0 -3,2 ! 5 cm -6,2 -10,8 -3,6 -5,2 -7,2 -3,6 -2,6 -2,8 -2,4 -3,5 -6,0 -2,8 ! 20 cm -5,1 -8,4 -3,2 -4,3 -7,6 -3,2 -2,0 -3,2 -1,6 -2,9 -4,0 -2,4 I Tammikuu 1989 Maanpinta -4,0 -18,8 1,6 * + ￿ * * * -2,9 -4,0 -2,4 | 5 cm -3,8 -9,2 -2,4 -3,3 -5,2 -2,4 -2,4 -2,8 -2,0 -2,5 -3,6 -2,4 ! 20 cm -3,6 -6,8 -2,8 -3,2 -4,8 -2,4 -2,0 -2,4 -2,0 -2,4 -2,8 -2,4 | Helmikuu 1989 Maanpinta -3,4 -12,4 2,4 ￿ * * * * * -2,8 -4,8 "2,4 j 5 cm -3,1 -4,4 -2,4 -2,8 -3,2 -2,4 -2,4 -2,4 -2,0 -2,4 -2,8 -2,4 j 20 cm -3,0 -3,2 -2,8 -1,0 -3,6 0,0 -1,7 -2,0 -1,6 -2,4 -2,4 -2,0 ! Maaliskuu 1989 Maanpinta -1,1 -9,2 3,2 * * * * * * -2,4 -2,8 -2,4 j 5 cm -2,4 -2,4 -2,4 -2,4 -2,4 -2,4 -1,9 -2,4 -1,6 -2,4 -2,4 "2,4 | 20 cm -2,5 -2,8 -2,4 -2,4 -3,2 -2,4 -1,6 -1,6 -1,6 -2,4 -2,8 -2,0 ! Huhtikuu 1989 Maanpinta 7,3 -2,4 20,0 ￿ + * ￿ * * 6,6 -1,6 15,6 | 5 cm 4,2 1,6 6,4 3,3 1,6 4,8 4,5 2,4 6,4 3,6 0,0 5,6 1 20 cm 2,3 0,0 3,2 1,9 0,4 2,4 3,3 2,0 4,0 2,2 0,8 2,8 j * ei anturia Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 38 Kuva 18. Ilman (2 m) ja maan (5 cm) vuorokauden minimilämpötila juurten kylmästressikokeiden käsittelemättö mällä ja lumettomalla ruudulla talvella 1989/90 Hietaperällä (a) ja Sattasessa (b). Muovit poistettiin katoksista helmikuun alussa 1990. oltua Jämissä 1,8-2,6-kertaisia verrattuna Hietaperään ja 2,8-4,6-kertaisia verrattuna Sattaseen (taulukko 11). Sadevesi oli huo mattavasti happamampaa Jämissä (pH 4,0) kuin Pohjois-Suomessa (pH 4,7). Happamuus vaihteli ajankohdittain Hietaperällä välillä pH 4,2...5,1, Sattasessa pH 4,0...5,4 ja Jämissä pH 3,5...4,2 (kuva 19). Suomen pitkän aikavälin 1975-1988 arvojen perusteella (Soveri ja Ahlberg 1990) Jämin märkälas keuma oli varsin hapanta sekä hyvin typpi- ja sulfaattipitoista tutkimuskaudella 1988-89. Vastaavasti Hietaperän ja Sattasen arvoista typpipitoisuudet ja pH olivat keskimääräistä alempia ja sulfaattipitoisuus sekä sähkön johtokyky maan keskitasoa. Kuva 19. Märkälaskeuman happamuuden vaihtelu vuosina 1988-1989 juurten kylmästressikoemetsi köissä Hietaperällä Rovaniemen maalaiskunnassa. Sattasessa Sodankylässä ja Hämeenkankaalla Jämi järvellä. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 39 Taulukko 11. Märkälaskeuman laatu juurten kylmä stressikoemetsiköissä Hietaperällä (seurantajakso 15 kk), Sattasessa (14 kk) ja Jämissä (pH ja sähkönjoh tokyky 16 kk, muut 8 kk) vuosina 1988-1989. 5.1.4.3 Neulaskato ja puuston elävyys Kokeen perustamishetkellä (syksy 1988) tut kimusalueet erosivat neulasvuosikertojen mää rien suhteen toisistaan: Jämissä oli eteläsuo malaisena taimikkona selvästi vähiten talveh tineita vuosikertoja, käsittelemättömillä ruu duilla keskimäärin vain 2,3 (koko aineistossa 2,2). Hietaperän ja Sattasen vastaavat arvot olivat 3,6 (3,5) ja 3,9 (3,9). Kesällä 1989 kaikkien metsiköiden tila koheni käsitte lemättömillä ruuduilla 0,4-0,8 vuosikerralla. Tämän seurauksena Hietaperän ja Sattasen välillä ollut ja Lapin neulaskadosta 1987 aiheutunut ero kuroutui umpeen niin, että kummallakin alueella oli yhtä monta vuosi kertaa (4,4) syksyllä 1989 (taulukko 12). Keskitalvinen lumettomuudesta johtunut stressi johti tilastollisesti merkitsevään (p<0,01) vanhojen neulasten kellastumiseen heinäkuussa 1989 sekä Hietaperällä että Satta sessa, mutta ei Jämissä. Maan kastelu mas siivisen roudan tekemiseksi yhdessä lumetto muuden kanssa lisäsi ennenaikaista kellastu mista (taulukko 12). Hietaperän heinäkuinen neulaspoistuma oli vähäisempi varsinaisessa kuin esikokeessa. Juurten kylmästressi voi misti neulasten kellastumista myös loppuke sällä Hietaperällä, mutta ei Sattasessa tai Jämissä. Stressin vaikutus oli kuitenkin niin vähäinen, että kasvukaudella 1989 neulas vuosikertojen määrä kasvoi kaikilla ruuduilla. Juurten suojaaminen oljilla paransi neulasten pysyvyyttä: koko kasvukauden 1989 aikana neulasia poistui Hietaperällä 0,1 ja Sattasessa 0,3 vuosikertaa, mikä oli kummassakin kokeessa selvästi vähemmän kuin käsittele mättömillä (0,3 ja 0,5) tai kylmästres siruuduilla (0,6 ja 0,7-0,8 vuosikertaa). Jämissä olkisuoja ei vaikuttanut neulasten määrään (taulukko 12). Myönteisen vaikutuk sen seurauksena syksyn 1989 korkeimmat keskimääräiset neulasvuosikertamäärät (4,5) olivat olkiruuduilla. Varsinaisen kokeen yksi kään koepuu ei kuollut juurten kylmästressiin. Vaikka juuristressikokeissa aiheutettu neu lasten kellastuminen oli pääosin vanhojen neulasten kuolemista, neulasia poistui uusim mistakin vuosikerroista. Tähän ei juurten kyl mästressillä ollut kuitenkaan vaikutusta lukuunottamatta vuotta 1986 Sattasessa, jol loin käsittelyt vaikuttivat vuosikertoihin tilas tollisesti merkitsevästi (p<0,05, taulukko 13). Vuosina 1985-1989 syntyneistä kasvai mista puuttui syksyllä 1989 yhteen summattu na 0,7-1,1 vuosikertaa käsittelystä ja alueesta riippuen. Hietaperällä erot olivat suuntaa antavia. Talven 1989/90 juurten kylmästressikäsit telyt (käsittelemätön ja lumeton) eivät kellas tuttaneet vanhoja neulasia kesken kasvukau den 1990. Loppukesällä 1990 neulasia poistui 0,7-1,0 vuosikertaa (13,2-19,1 %), mikä siten kasvatti käsittelemättömien puiden talvehtivan vuosikertamäärän keskimäärin 4,3:een Hietaperällä ja 4,6:een Sattasessa (taulukko 14). Käsittelyiden välillä ei ollut tilastollisia eroja. 5.1.4.4 Puuston kasvu Kaikkien kolmen koemetsikön käsittelemät tömän puuston pituuskehityksessä oli yksilöl lisiä piirteitä. Jämissä kasvu lisääntyi ja Satta sessa se pysyi samalla tasolla vuodesta toiseen, kun taas Hietaperän puuston pituus kasvu taantui merkittävästi kesällä 1987 usean vuoden ajaksi ja samalle tasolle kuin Satta sessa. Kasvun minimi saavutettiin kesällä 1988 (kuva 20). Muuttuja Hietaperä Sattanen Jämi pH 4,7 4,7 4,0 Ntot, mg/m2/v 393 213 839 NO3-N, mg/m2/v 166 105 344 NH 4-N, mg/ra 2 /v 141 81 373 S0 4 -S, mg/m2/v 410 272 756 Sähkönjohto- kyky, mS/m 2,28 1,70 3,68 Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 40 Taulukko 12. Talven 1988/89 kokeellisen juurten kylmästressin vaikutus männyn neulasvuosikertojen määrään ja keskikesän neulaskatoon Hietaperällä, Sattasessa ja Jämissä kesällä 1989. Taulukko 13. Vihreiden neulasten osuus vuosikerroittain ja viiden vuosikerran (1985-1989) kokonaisneulaskato neulasvuosikertoina ilmaistuna syksyllä 1989 juurten kylmästressikokeissa 1988/89 Hietaperällä ja Sattasessa. Tulokset perustuvat samaan aineistoon kuin luvussa 5.1.4.4. Ajankohta Syyskuu Kesäkuu Heinäkuu Heinä-syyskuu Syyskuu 1988 1989 1989 1989 1989 Paikka Neulasvuosikertoja Käsittely Puussa Puussa Neulaskato Puussa kpl kpl kpl kpl % kpl Hietaperä Lumeton 3,4 4,4 0,09 0,57 12,8 3,8 Massiivinen routa 3,3 4,3 0,20 0,61 13,8 3,7 Olki 3,6 4,6 0,01 0,12 2,7 4,5 Käsittelemätön 3,6 4,6 0,01 0,25 5,8 4,4 Keskimäärin 3,5 4,2 Sattanen Lumeton 3,8 4,8 0,14 0,73 15,2 4,1 Massiivinen routa 3,8 4,8 0,22 0,84 17,6 4,0 Olki 4,8 4,8 0,02 0,33 6,6 4,5 Käsittelemätön 3,9 4,9 0,08 0,51 10,3 4,4 Keskimäärin 3,9 4,3 Jämi Lumeton 2,3 3,3 0,05 0,83 25,1 2,5 Massiivinen routa 2,3 3,3 0,05 0,58 17,4 2,7 Olki 2,0 3,0 0,04 0,58 18,8 2,4 Käsittelemätön 2,3 3,3 0,04 0,56 16,7 2,7 Keskimäärin 2,2 2,6 Paikka Vihreitä neulasia/vuosikerta, % Käsittely Vuosikasvain Neulaskato, 1985 1986 1987 1988 1989 vuosikertaa Hietaperä Lumeton 43,1 83,8 95,6 97,5 100,0 0,8 Massiivinen routa 36,9 83,3 94,5 98,3 100,0 0,9 Käsittelemätön 28,1 81,9 83,7 98,4 99,1 1,1 Keskimäärin 36,0 83,0 91,1 98,1 99,7 0,9 Sattanen Lumeton 46,9 75,4 95,2 92,3 100,0 0,9 Massiivinen routa 49,5 84,6 5,1 100,0 100,0 0,7 Käsittelemätön 24,8 95,4 98,5 97,7 99,8 0,8 Keskimäärin 40,4 85,3 96,3 96,7 99,9 0,8 Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 41 Taulukko 14. Talven 1989/90 kokeellisen juurten kylmästressin vaikutus männyn neulasvuosikertojen määrään ja keskikesän neulaskatoon Hietaperällä ja Sattasessa. Juurten kylmästressistä talvella 1988/89 huolimatta mäntyjen pituuskasvu oli kaikissa käsittelyissä parempi vuonna 1989 kuin 1988 kaikilla kolmella tutkimusalueella (kuva 20). Eniten kasvu lisääntyi olkiruuduilla. Talven 1989/90 kokeellinen kylmästressi (lumeton) toistettuna edellisen vuoden stressi ruuduilla ei vaikuttanut tilastollisesti merkit sevästi puuston pituuskasvuun käsittelyn jälkeisinä vuosina. Niin Hietaperän kuin Sat tasen kesän 1990 kasvut olivat edellisen kesän tasolla. Seurantajakson 1985-1989 paras oksien pituuskasvu mitattiin Lapin neulaskatoa edeltävänä vuonna 1986 niin Sattasessa kuin Hietaperällä. Myös oksien kehityksessä näkyi pituuskasvun taantuma selkeästi Hietaperällä, missä taantuman aallonpohja saavutettiin vuonna 1988. Riippumatta kylmästressikä sittelystä oksien kasvu oli parempi vuonna 1989 kuin vuotta tai kahta aikaisemmin lukuunottamatta lumetonta massiivisen roudan ruutua, jossa puusto jäi kesällä 1989 neulas katokesän 1987 tasolle tai sen alle. Juurten kylmästressillä oli vain vähäinen vaikutus oksan kasvunopeuteen kasvukauden aikana. Kumpanakin kesänä (1989 ja 1990) lumettoman alueen puut kasvoivat hieman käsittelemättömän ruudun puita nopeammin, ja myös verson lopullinen pituus oli suurempi juurten kylmästressiruudun puissa. Kuva 20. Metsiköiden puuston vuotuisen pituuskasvun vaihtelu vuosina 1984-1990 ja talven 1988/89 juur ten kylmästressikäsittelyiden vaikutus siihen Hieta perän (a), Sattasen (b) ja Jämin (c) koemetsiköissä. Ajankohta Talvi 1989/1990 Kesäkuu 1990 Loppukesä 1990 Syyskuu 1990 Paikka Neulasvuosikertoja Käsittely Puussa Puussa Neulaspoistuma Puussa kpl kpl kpl % kpl Hietaperä Käsittelemätön 4,3 5,3 1,0 19,1 4,3 Lumeton 3,7 4,7 0,8 17,1 3,9 Sattanen Käsittelemätön 4,4 5,4 0,8 15,0 4,6 Lumeton 4,0 5,0 0,7 13,2 4,3 Jalkanen, R., Aalto, T., Derome, K., Niska, K. & Ritari, A. 1995 Lapin neulaskato 42 5.1.4.5 Neulasten koko ja väri Neulaset olivat selvästi lyhimmillään neulas katokesänä 1987 Hietaperällä, ja merkkejä tästä oli Sattasessakin. Vuotta myöhemmin puut kasvattivat pitkiä neulasia, etenkin neu laskatoalueella Hietaperällä. Juurten kokeel linen kylmästressi ei vaikuttanut merkittävästi vuoden 1989 neulaspituuksiin, vaikka neula set olivatkin edellistä vuotta pienempiä (kuva 21). Neulasten keskimääräinen pituus oli vuodesta riippuen välillä 1,9...3,0 cm Hieta perällä, 1,9...2,6 cm Sattasessa ja 2,6...3,2 cm Jämissä. Neulasten keskimääräinen paino viisivuo tiskautena 1985-1989 oli alhaisimmillaan kesällä 1987 (1,7-2,1 g/100 neulasta) ja korkeimmillaan vuotta myöhemmin Hietape rällä (4,7 g) ja vuonna 1985 Sattasessa (3,5 g). Massiivinen routa lumettomassa maassa vähensi neulasen pituutta, painoa ja pai no/pituus -suhdetta kesällä 1989. Eniten käsit telyyn reagoi neulasen paino, joka jäi 67 %:iin kummallakin paikkakunnalla (taulukko 15). Neulasen painon ja pituuden suhde vaihteli keskimäärin välillä 0,86... 1,37 mg/mm Hie taperällä ja 1,05...1,33 mg/mm Sattasessa. Keskimääräinen neulastiheys eli kääpiöver sojen määrä pituusyksikköä kohden oli vuo desta riippuen välillä 8,4... 16,4 kpl/cm Hie taperällä ja 9,9... 15,0 kpl/cm Sattasessa. Pie nimmät tiheydet olivat hyvän kasvun vuosina 1985-1986. Hietaperällä suurin tiheys syntyi neulaskatokesäksi 1987, josta se alkoi laskea vuosittain kohti normaalia tiheyttä. Sattasessa suurin arvo oli vuonna 1988. Kummassakin metsikössä vuodet jakaantuivat selkeästi alhaisen tiheyden jaksoon ennen neulaskatoa (1985-1986) ja korkean tiheyden jaksoon neulaskatokesästä eteenpäin (1987-1989) (kuva 22). Juurten kylmäkäsittely (massii vinen routa + lumettomuus) hidasti neulas tiheyden alentumista (taulukko 16), mikä viittaa kylmäkäsittelyn kasvua hidastaneeseen vaikutukseen sen jälkeen, kun neulasten luku määrä on jo määräytynyt. Ajankohdasta tai juuristressikäsittelystä riippumatta neulaset olivat väriltään kellan Kuva 21. Männyn neulasten pituuden vaihtelu vuosina 1985-1989 ja talven 1988/89 juurten kylmästressin vaikutus pituuteen kasvukaudella 1989 Hietaperällä (a), Sattasessa (b) ja Jämissä (c). Kuva 22. Männyn kääpiöversojen (neulasparin) määrä kasvaimen pituusyksikköä kohden (neulastiheys) Hietaperällä ja Sattasessa vuosina 1985-1989. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 544 43 Taulukko 15. Talven 1988/89 juurten kylmästressin vaikutus männyn neulasten suhteelliseen pituuteen ja painoon seka painon ja pituuden suhteeseen kasvukaudella 1989 verrattuna kokeen perustamista edeltäneen vuoden 1988 arvoihin Hietaperällä ja Sattasessa. Taulukko 16. Talven 1988/89 juurten kylmästressin vaikutus männyn neulastiheyteen kasvukaudella 1989 ja verrattuna kokeen perustamista edeltäneen vuoden 1988 arvoihin Hietaperällä ja Sattasessa. vihreitä (GY-asteikko). Käsittelemättömien puiden keltaisuus oli huomattavan voimakasta keväällä 1989 GY-sävyn vaihdellessa huhti kuussa välillä 2,9...3,3 ja toukokuussa välillä 3,1...3,6. Kesäkuussa keltaisuus väistyi ja vihreys lisääntyi voimakkaasti tasolle, jolla se pysyi syyskuulle saakka Pohjois-Suomessa. Tällöin sävyarvot vaihtelivat välillä 5,0...5,3 Hietaperällä ja 4,1...5,0 Sattasessa (kuva 23). Etelä-Suomesta oli vain yksi määritys, elokuu 1989 Jämiltä. Sen mukaan vihreys (6,0 GY) oli selvästi voimakkaampi kuin yhdelläkään määrityskerralla Pohjois-Suomessa. Kolmen paikkakunnan tulosten perusteella kuivan kankaan mäntyjen kesäinen yleisväri muuttui pohjoista kohti keltaisemmaksi. Kuva 23. Talven 1988/89 juurten kylmästressin vaiku tus männyn neulasten värin sävyyn (HUE) huhti syyskuussa 1989 Hietaperällä (a) ja Sattasessa (b). Lukuarvon kasvaessa neulanen muuttuu keltaisesta vihreämmäksi. Talven lumettomuus lisäsi merkitsevästi neulasten värin sävyn (HUE) vihreyttä kesä ja elokuussa Hietaperällä (p