Soiden hiilivaraston on arvioitu olevan jopa kahdeksan kertaa suurempi kuin metsien puuston biomassaan sitoutunut hiilivarasto. Myös kangasmetsissä maaperän hiilivarasto voi olla lähes kaksinkertainen puustoon nähden.
Suomen luonnonmaiseman ääriviivat saivat nykyiset muotonsa viimeisen jääkauden aikana ja pian sen jälkeen. Mannerjään alta paljastunut maaperä, boreaalinen ilmasto, kasvillisuus sekä muu eliöstö ovat osaltaan vaikuttaneet Suomen luonnonmaiseman muodostumiseen, aina soista eteläisimmän Suomen lehtoihin. Luonnonmaiseman lisäksi metsät ovat aina olleet tärkeä elinkeinonlähde suomalaisille, mutta ilmaston muutoksen myötä metsämaisema on alettu nähdä myös hiilivarastona ja kiinnostus puuston sekä metsämaan toimintaa kohtaan on kasvanut. Ymmärtääksemme paremmin metsien hiilivarastojen muodostumista ja niissä tapahtuvia muutoksia, on meidän tärkeä ymmärtää, miten olosuhteet ja ihmisen toiminta vaikuttavat metsien toimintaan ja hiilen kiertoon.
Hiilen kierto suomalaisissa metsämaissa
Hiilen kierto metsässä ja maaekosysteemissa saa alkunsa, kun kasvit yhteyttäessään sitovat ilmakehän hiilidioksidin sisältämän hiilen sokereiksi ja osaksi biomassaa. Metsäekosysteemissä yhteyttämisestä ja sitä kautta hiilen sitomisesta vastaavat pääasiassa puut ja metsänpohjan kasvillisuus. Tämän takia hiilivarastot kasvavat ainoastaan, jos kasvien vuotuinen kasvu sekä karikkeeseen ja maaperään päätyvän orgaanisen aineksen sisältämä hiili ylittävät metsästä vuotuisesti hajoamalla tai ihmistoiminnan myötä poistuvan hiilen määrän. Tällöin metsä toimii hiilinieluna, eli ekosysteemiin sitoutuu enemmän hiiltä kuin siitä vapautuu.
Kasvien kasvuvauhti määräytyy pääasiassa kasvutekijöiden, eli ilmaston ja ravinteiden sekä veden saatavuuden perusteella. Suomessa erityisesti lämpötila rajoittaa kasvua kylminä vuodenaikoina, kun taas maalajitteet ja niiden muodostama mineraaliaines vaikuttavat keskeisesti veden ja ravinteiden saatavuuteen. Yli puolet Suomen metsämaista kuuluvat maalajiluokituksen mukaan heikosti lajittuneisiin moreenimaihin (53 %) ja loput jakautuvat melko tasaisesti lajittuneiden maiden (17 %), turvemaiden (16 %) sekä kallioiden ja louhikoiden (14 %) kesken.
Moreenilla tarkoitetaan maata, jossa mikään yksittäinen maalajite ei ole vallitseva, vaan kivennäisaines sisältää sekä hienojakoisia että karkeita lajitteita, aina hiedasta soraan asti. Tämä on hyvin tyypillinen piirre suomalaisille maille, joissa mannerjään liikkeiden jauhamat karkeat lajitteet ovat hallitsevia ja rapautumisen myötä syntyviä hienojakoisia lajitteita on vähän. Tämän takia peruskallion ja kiviaineksen koostumus vaikuttavat voimakkaasti maaperän ominaisuuksiin, esimerkiksi ravinteiden ja happamuuden osalta. Rapautumisen myötä vapautuneiden ravinteiden ja paremman ravinteiden pidätyskyvyn takia hienojakoiset maat ovat usein viljavampia kasvuympäristöjä kuin karkeat maat. Karkeiden maiden vedenpidätyskyky on myös huonompi. Toisin sanoen, puhtaasti karkeista maalajitteista koostuvat maat, kuten hiekka- ja soraharjut ovat usein metsiemme karuimpia ympäristöjä, kun taas eteläsuomen lehdot kasvavat viljavammilla hienojakoisilla mailla.
Viljavuus vaikuttaa suoraan metsän perustuotantoon ja sitä kautta maaperään kohdistuvan hiilisyötteen suuruuteen. Syöte kohdistuu ensisijaisesti pintamaahan ja suurin osa metsämaiden hiilestä sijaitsee karike- ja humuskerroksissa. Karikkeen hajoaminen on nopeinta kerroksien rajapinnalla. Pieni osa hajoavasta orgaanisesta aineksesta ja mikrobien tuottamista yhdisteistä huuhtoutuu syvemmälle maaperään vajoveden mukana. Muuttumattomassa pohjamaassa orgaanista ainesta on kuitenkin hyvin vähän. Ravinteiden saatavuus ja karikkeen koostumus vaikuttavat orgaanisen aineksen hajoamisnopeuteen. Nopeamman hajoamisvauhdin takia viljavien maiden karikekerros voi jäädä ohueksi runsaasta kariketuotannosta huolimatta. Hajoamisen seurauksena orgaaninen aines sekoittuu kuitenkin pintamaahan, jolloin orgaaniset yhdisteet joutuvat suoraan vuorovaikutukseen kivennäismaan kanssa. Hienojakoinen maa-aines muodostaa maamuruja, joiden sisältämä orgaaninen aines on suojassa enemmältä hajotukselta sekä edistää maan rakenteen muodostumista. Karkeissa maissa reagoivaa maa-ainesta on vähemmän, minkä takia maaperän kokonaishiilivarasto on pienempi karkeilla mailla.
Myös pinnanmuodot ja niistä johtuvat veden liikkeet vaikuttavat kasvupaikan ominaisuuksiin. Laakson pohjalla vallitsee usein kylmempi ja kosteampi paikallisilmasto kuin mäen laella. Kasvillisuus sopeutuu melko nopeasti erilaisiin olosuhteisiin ja aluskasvillisuus heijastelee hyvin metsän sisäisiä kosteuseroja. Myös maaperän toiminta muuttuu ja erityisesti veden kyllästämässä maaperässä hajoaminen hidastuu, jolloin sammalien tuottama kasviaines ei pääse hajoamaan, vaan kertyy kivennäismaan päälle muodostaen turvetta.
Luonnontilassa olevissa metsissä kasvillisuus heijastelee siis pitkälti ilmaston ja maaperän ominaisuuksia. Suomessa onkin kehitetty metsätyyppiluokitus, jonka avulla metsät voidaan jakaa eri viljavuusluokkiin niiden pohjakasvillisuuden perusteella. Karummilla mailla on lähinnä niukkoja kasvuoloja sietäviä kasvilajeja, kun taas viljavammilta mailta löytyy lisäksi ravinteikkaampiin oloihin sopeutuneita kasveja. Suomessa yleisimmin tavattavat puulajit mänty, kuusi ja koivu, voivat kuitenkin kasvaa monenlaisilla kasvupaikoilla ja muodostavat usein sekametsiä, joista yli puolet ovat mäntyvaltaisia.
Tyypillisin suomalainen metsä on mäntyvaltainen kangasmetsä, joka menestyy sekä kuivilla ja karuilla kasvupaikoilla kuin myös viljavimmilla mailla. Sen sijaan ainoastaan viljavilla alueilla tavattavat lehdot ovat melko harvinaisia, sillä parhaimmat maa-alat on aikojen saatossa raivattu viljelykäyttöön. Maaperään päätyvän kasviaineksen laatu vaikuttaa osaltaan hiilen kertymiseen. Tuore lehtiaines sisältää hiilen lisäksi runsaasti ravinteita ja hajoaa nopeasti. Havupuiden neulaset ovat happamia ja hajoavat hitaammin. Havupuiden tuottamalla karikkeella onkin happamoittava vaikutus, joka on vuosituhansien saatossa happamoittanut pohjoisen havumetsävyöhykkeen maaperää ja hidastanut karikkeen hajoamista, edistäen näin metsämaiden hiilivarastojen kasvua.
Tuoreeseen kasviainekseen verrattuna kuollut puuaines on erityisen vaikeaa ravintoa hajottajille. Sen tärkeimmät ainesosat, selluloosa ja ligniini, sisältävät melko vähän ravinteita, minkä lisäksi erityisesti ligniinin kemiallinen rakenne kestää hyvin hajottajien toimintaa. Lisäksi puut ovat kehittäneet tehokkaita suojamekanismeja, joiden tarkoituksena on suojata puiden runkoja hajottajilta. Monet näistä mekanismeista, kuten paksu kuorikerros ja erilaiset kemialliset yhdisteet, ovat tehokkaita vielä puun kuolemankin jälkeen. Metsämaissa toimivat lahottajasienet ovat erikoistuneet puuaineksen hajotukseen, mutta hajotus on silti hidasta, ja tukevan puunrungon maatumiseen menee vuosikymmeniä. Siten kuollut puuaines muodostaa myös merkittävän hiilivaraston, jonka ekologinen merkitys on tunnustettu myös metsän hoidossa.
Koska ilmasto, maaperä, maan mikrobisto ja kasvillisuus elävät jatkuvassa vuorovaikutuksessa, niin myös metsien hiilivarastot määräytyvät useiden osatekijöiden yhteisvaikutuksesta. Lähtökohtaisesti voidaan sanoa, että lehtimetsien maaperän hiilivarastot ovat usein suuremmat kuin kuusimetsien ja kuusimetsien suuremmat kuin mäntymetsien. Vertailumielessä mäntyvaltaisien kangasmetsien maaperän hiilivaraston arvioidaan olevan noin 1 300 miljoonaa tonnia, kun taas puuston biomassaan arvioidaan sitoutuneen noin 700 miljoonaa tonnia hiiltä. Soiden rooli hiilen sidonnassa on vielä suurempi ja Suomessa soiden ylläpitämän hiilivaraston on arvioitu olevan jopa 5 500 miljoonaa tonnia.
Kasvillisuus määräytyy ilmaston ja kasvupaikan mukaan sekä metsissä että soilla, mutta soiden hiilivarastot ovat erityisen riippuvaisia olosuhdetekijöistä, kuten kosteudesta. Soiden muodostumiseen liittyy myös olennaisesti itseään ruokkiva ketju, jossa suokasvillisuuden kehitys edistää soistumista, ja soistuminen parantaa suokasvillisuuden elinolosuhteita. Jos suo alkaa kuivua, kääntyy tämä ketju päälaelleen, ja siksi pitkälle kuivuneen suon kehitystä voi olla vaikea muuttaa. Suon kuivuessa muutokset sen hiilivarastossa ovat suuria. Tämän takia soiden hiilivarasto on erityisen altis ihmisen toiminnasta tai ilmaston muutoksesta johtuville muutoksille.
Merkittävimmät ihmisen vaikutukset metsien hiilivarastoihin
Ilmaston ohella ihminen vaikuttaa metsien toimintaan sekä metsissä vallitseviin olosuhteisiin. Keskeisimmät ihmisen harjoittamat, hiilivarastoihin vaikuttavat metsänhoidolliset toimenpiteet ovat: metsien hakkuut, maan muokkaus ja turvemaiden kuivattaminen. Metsien hakkuut siirtävät puihin sitoutunutta hiiltä muualle. Tasaikäisten metsien harvennukset vähentävät puiden keskinäistä kilpailua niin, että siitä johtuva luontainen kuolleisuus pienenee. Päätehakkuissa taas järeät rungot poistetaan metsästä. Talousmetsässä kuollutta puuta jää metsään vähemmän, pääasiassa oksien, kantojen ja latvojen muodossa. Mahdollinen energianpuun korjuu vähentää entisestään metsään jäävän puun määrää.
Toisaalta nykyään metsien päätehakkuissa jätetään usein kaatamatta niin sanottuja säästöpuita turvaamaan metsän monimuotoisuutta. Monet lajit sienistä lintuihin tarvitsevat kuollutta puuta, joka samalla lisää metsien hiilivarastoja. Säästöpuiden jättö ei ole lain velvoittamaa, mutta vapaaehtoisissa metsäsertifikaateissa ne ovat usein mukana. Suomen talousmetsistä noin 95 prosenttia on sertifioituja.
On kuitenkin hyvä huomata, että metsien hakkaaminen ei vapauta puuston sitomaa hiiltä suoraan ilmakehään. Puuaineksen käyttö vaikuttaa paljon hiilen kiertonopeuteen: energiakäyttöön menevän puun sisältämä hiili siirtyy muutaman vuoden sisällä ilmakehään, kun taas iso osa rakentamiseen käytettävästä puusta voi pysyä sitoutuneena vuosikymmeniä. Talousmetsissä puiden kasvunopeutta pyritään lisäämään erilaisin metsänhoidon keinoin, mikä lisää perustuotantoa ja parantaa metsän kykyä sitoa ilmakehän hiilidioksidia.
Toinen metsien hiilivarastoihin vaikuttava toimenpide on maanmuokkaus. Suurin osa Suomen talousmetsistä on tasaikäisiä, eli niissä suoritetaan kasvatuksen päätteeksi päätehakkuu. Tämän jälkeen metsän puusto tulee lain mukaan uudistaa, ja uuden puuston kasvun alkuun saattaminen on tärkeää myös taloudelliselta kannalta. Erityisesti karkeilla kivennäismailla sekä turvemailla hyvin yleinen keino parantaa taimien tai siementen kasvua on ollut maanmuokkaus, jossa kivennäismaan pinta paljastetaan huuhtoutumiskerroksen syvyydelle. Tapoja on monia, joista yleisimpiä ovat äestys, laikutus ja mätästys.
Maanmuokkauksen tarkoituksena on antaa siemenille hyvä itämisalusta, jolla on suotuisat kosteus- ja lämpöolosuhteet taimille. Maaperän rakenteen ja olosuhteiden muuttuessa myös maaperän toiminta muuttuu. Voimakas maanmuokkaus voi lisätä hajotusta ja vähentää maan orgaanista ainesta jopa 10–15 prosenttia, mutta osa menetyksistä voi johtua hiilen siirtymisestä syvempiin maakerroksiin. Voimakkaita maanmuokkauskeinoja käytetään Suomessa noin 1200 neliökilometrin alalla vuosittain, joten niiden vaikutus on suuri. Maanmuokkaustekniikaksi kannattaisi aina valita mahdollisimman kevyt menetelmä, jolloin sen vaikutukset maaperän hiilivarastoon ja vesistöihin ovat mahdollisimman vähäisiä.
Noin 60 prosenttia Suomen soista on ojitettu. Suurin osa 1950-luvun jälkeen tehdyistä ojituksista on tehty metsän kasvunopeuden parantamiseksi. Soilla puiden kasvumahdollisuuksia rajoittaa pohjaveden korkeus, joka pitää syvemmät kerrokset hapettomina. Ojitus laskee veden pintaa parantaen puiden juurien kasvumahdollisuuksia. Samaan aikaan metsäojitusten vesistövaikutukset voivat olla merkittäviä. Lisäksi hapellisille olosuhteille altistunut turve alkaa hajota, jolloin maaperään vapautuu kasveille käyttökelpoisia ravinteita. Kasvava puusto haihduttaa enemmän vettä kuin suokasvillisuus, joka laskee pohjaveden pintaa entisestään. Turpeen hajotessa sen sisältämä hiili vapautuu ilmakehään hiilidioksidina. Suometsien ojitus onkin yksi metsäteollisuuden suurimpia hiilipäästöjen lähteitä. Lisäksi osa aiemmista ojituksista on tehty metsän kasvatukseen sopimattomille soille, jolloin kasvavan puuston hiiltä sitova vaikutus jää hyvin pieneksi, eikä kompensoi katoavan turpeen hiilivarastoa.
Suometsien ojia joudutaan aika ajoin kunnostamaan, ettei veden pinta pääsisi taas nousemaan. Kauan aikaa ojitettujen soiden turve on pitkälle hajonnutta ja suokasvillisuus muuttunut olosuhteiden myötä, jolloin niiden ennallistaminen on vaikeata. Osittain tai vähän muuttuneiden soiden kohdalla hiilivarastojen häviämistä voidaan hidastaa tehokkaimmin ojia täyttämällä ja pohjavedenpintaa nostamalla. Pohjavedenpinnan noustessa turpeen hapellinen kerros ohenee ja vastaavasti suurempi osa turpeesta on hapettomana. Hapettomassa turpeessa hajotus on hitaampaa, ja hajotuksen lopputuotteena syntyy metaania, mikä on hiilidioksidia voimakkaampi kasvihuonekaasu. Ennallistettujen soiden metaanipäästöt ovat samaa suurusluokkaa kuin luonnontilaisen suon päästöt.
Pitkällä aikavälillä suoympäristön ilmastovaikutus on kuitenkin ilmastoa viilentävä, ja lyhyemmällä aikavälillä jäljellä olevan turpeen suojaaminen hajotukselta vaikuttaa voimakkaasti maaperän hiilipäästöihin. Tämän takia soiden ennallistaminen on kannattavaa, erityisesti aloilla joissa metsitys ei ole onnistunut ja ojituksella ei näin ollen ole taloudellista arvoa. Ennallistamisen onnistuessa turpeen hajoaminen hidastuu ja ajan myötä suokasvillisuuden palatessa alkaa uutta turvetta kertyä vanhan päälle, vaikkakin hitaasti.
Lähteet
GTK, Geologian tutkimuskeskus. (1993). Maaperä 1:1000000 metatiedot. http://tupa.gtk.fi/paikkatieto/meta/maapera_1m.html. Luettu 27.7.2019.
Korhonen, K. T., Ihalainen, A., Heikkinen, J., Henttonen, H. & Pitkänen, J. (2007). Suomen metsävarat metsäkeskuksittain 2004–2006 ja metsävarojen kehitys 1996–2006. Metsätieteen aikakauskirja, 2B/2007, 149–213.
Parviainen, J. & Västilä, S. (2011). Suomen metsät 2011 – Kestävän metsätalouden kriteereihin ja indikaattoreihin perustuen. Maa- ja metsätalousministeriö ja Metsäntutkimuslaitos, Helsinki. Maa- ja metsätalousministeriön julkaisuja, 5/2011. 95 s.
Suomi PE. PEFC-metsäsertifioinnin kriteerit. Luettu 28.7.2019. 37 s.
Ronkainen, N. (2012). Suomen maalajien ominaisuuksia. Suomen ympäristökeskus, Helsinki. Suomen ympäristö, 2/2012. 57 s.
Salo, K. (2015). Metsä – Monikäyttö ja ekosysteemipalvelut. Luonnonvarakeskus, Joensuu. 326 s.
Suomalainen hyvän metsänhoidon standardi. Luettu 30.7.2019. 46 s.
Äijälä, O., Koistinen, A., Sved, J., Vanhatalo, K. & Väisänen, P. (2014). Metsänhoidon suositukset. Metsätalouden kehittämiskeskus Tapion julkaisuja, 1(4)/2014. 151 s.
Teksti: Kenneth Peltokangas ja Jimi Havisalmi. Avauskuva: Anne Hirvonen. Artikkeli on julkaistu Naturan numerossa 3/2019.
