Search

Many recent studies have indicated upward trends in carbon and nutrient concentrations from drained peatland forests over time since their initial drainage, but the mechanisms behind these trends are still poorly understood. We gathered data on nitrogen and phosphorus concentrations discharged from 37 drained boreal peatland forests where we also had data on peat and tree stand characteristics. We found that tree stand volume and peat bulk density were positively correlated with the nitrogen and phosphorus concentrations discharged from particularly the deep-peated sites. We interpret these results to indicate that a plausible reason for the reported upward trends in nutrient concentrations is the maturing and growing of the tree stands over time since initial drainage and the consequent increasing evapotranspiration capacity, which results in lowered soil water levels and enhanced aerobic peat mineralization. We discuss how our results should be considered in the management of drained peatland forests.

Half of the Finnish peatland area is drained for forestry. The remaining undrained peatlands are not all pristine, because surrounding drainage may disturb their hydrology. This concerns especially aapa mires, which are dependent on hydrological connections to their upper catchments. We investigated the amount and sizes of Finnish undrained peatlands, the drainage state of their margins, and the naturalness of aapa mires in large (> 50 ha) undrained peatland areas, using a GIS analysis based on digital map data, aerial images and an elevation model. The results show that a majority (66.7 % of count, 84.7 % of area) of undrained peatland areas have at least partly drained margins. Drainage activities commonly disturb minerotrophic water discharge to aapa mires. In the middle boreal zone, on average 41.6 % (median 42.8 %) of the catchment area of aapa mires is such that hydrological connection with the mire is disturbed by intervening drainage. In the southern boreal zone, the figure is 25.1 % (median 16.1 %), and in the southern part of the northern boreal zone 24.2 % (median 9.9 %). Possible implications of the disturbances include tree encroachment, hummock formation and fen–bog transition, which is likely to cause a loss of biodiversity but could potentially increase peat growth and carbon sequestration.

1. Growing bioeconomy is increasing the pressure to clear-cut drained peatland forests. Yet, the cumulative effects of peatland drainage and clear-cutting on the biodiversity of recipient freshwater ecosystems are largely unknown. 2. We studied the isolated and combined effects of peatland drainage and clear-cutting on stream macroinvertebrate communities. We further explored whether the impact of these forestry-driven catchment alterations to benthic invertebrates is related to stream size. We quantified the impact on invertebrate biodiversity by comparing communities in forestry-impacted streams to expected communities modelled with a multi-taxon niche model. 3. The impact of clear-cutting of drained peatland forests exceeded the sum of the independent effects of drainage and clear-cutting, indicating a synergistic interaction between the two disturbances in small streams. Peatland drainage reduced benthic biodiversity in both small and large streams, whereas clear-cutting did the same only in small streams. Small headwater streams were more sensitive to forestry impacts than the larger downstream sites. 4. We found 11 taxa (out of 25 modelled) to respond to forestry disturbances. These taxa were mainly different from those previously reported as sensitive to forestry-driven alterations, indicating the context dependence of taxonomic responses to forestry. In contrast, most of the functional traits previously identified as responsive to agricultural sedimentation also responded to forestry pressures. In particular, taxa that live temporarily in hyporheic habitats, move by crawling, disperse actively in water, live longer than 1 year, use eggs as resistance form and obtain their food by scraping became less abundant than expected, particularly in streams impacted by both drainage and clear-cutting. 5. Synthesis and applications. Drained peatland forests in boreal areas are reaching maturity and will soon be harvested. Clear-cutting of these forests incurs multiple environmental hazards but previous studies have focused on terrestrial ecosystems. Our results show that the combined impacts of peatland drainage and clear-cutting may extend across ecosystem boundaries and cause significant biodiversity loss in recipient freshwater ecosystems. This information supports a paradigm shift in boreal forest management, whereby continuous-cover forestry based on partial harvest may provide the most sustainable approach to peatland forestry.

Spatiotemporal information on historical peatland drainage is needed to relate past land use to observed changes in catchment hydrology. Comprehensive knowledge of historical development of peatland management is largely unknown at the catchment scale. Aerial photos and light detection and ranging (LIDAR) data enlarge the possibilities for identifying past peatland drainage patterns. Here, our objectives are (1) to develop techniques for semiautomatically mapping the location of ditch networks in peat-dominated catchments using aerial photos and LIDAR data, and (2) to generate time series of drainage networks. Our approaches provide open-access techniques to systematically map ditches in peat-dominated catchments through time. We focused on the algorithm in such a way that we can identify the ditch networks from raw aerial images and LIDAR data based on the modification of multiple filters and number of threshold values. Such data are needed to relate spatiotemporal drainage patterns to observed changes in many northern rivers. We demonstrate our approach using data from the Simojoki River catchment (3,160 km²) in northern Finland. The catchment is dominated by forests and peatlands that were almost all drained after 1960. For two representative locations in cultivated peatland (downstream) and peatland forest (upstream) areas of the catchment; we found total ditch length density (km/km²), estimated from aerial images and LIDAR data based on our proposed algorithm, to have varied from 2% to 50% compared with the monitored ditch length available from the National Land survey of Finland (NLSF) in 2018. A different pattern of source variation in ditch network density was observed for whole-catchment estimates and for the available drained-peatland database from Natural Resources Institute Finland (LUKE). Despite such differences, no significant differences were found using the nonparametric Mann-Whitney U test with a 0.05 significance level based on the samples of pixel-identified ditches between (1) aerial images and NLSF vector files and (2) LIDAR data and NLSF vector files.

Highlights • Streams in Fennoscandian production forests are subject to number of disturbances. • Operations during the forestry rotation cycle introduce stressors to small streams. • Individual stressors interact in time and space causing multiple stressor phenomena. • Aquatic multiple stressors are not well understood in forestry dominated landscapes. • Future research should focus on multiple stressors using experimental approaches. In this paper we describe how forest management practices in Fennoscandian countries, namely Sweden and Finland, expose streams to multiple stressors over space and time. In this region, forestry includes several different management actions and we explore how these may successively disturb the same location over 60–100 year long rotation periods. Of these actions, final harvest and associated road construction, soil scarification, and/or ditch network maintenance are the most obvious sources of stressors to aquatic ecosystems. Yet, more subtle actions such as planting, thinning of competing saplings and trees, and removing logging residues also represent disturbances around waterways in these landscapes. We review literature about how these different forestry practices may introduce a combination of physicochemical stressors, including hydrological change, increased sediment transport, altered thermal and light regimes, and water quality deterioration. We further elaborate on how the single stressors may combine and interact and we consequently hypothesise how these interactions may affect aquatic communities and processes. Because production forestry is practiced on a large area in both countries, the various stressors appear multiple times during the rotation cycles and potentially affect the majority of the stream network length within most catchments. We concluded that forestry practices have traditionally not been the focus of multiple stressor studies and should be investigated further in both observational and experimental fashion. Stressors accumulate across time and space in forestry dominated landscapes, and may interact in unpredictable ways, limiting our current understanding of what forested stream networks are exposed to and how we can design and apply best management practices.

Contradictory results for the long-term evolution of nitrogen and phosphorus concentrations in waters discharging from drained peatland forests need reconciliation. We gathered long-term (10–29 years) water quality data from 29 forested catchments, 18 forestry-drained and 11 undrained peatlands. Trend analysis of the nitrogen and phosphorus concentration data indicated variable trends from clearly decreasing to considerably increasing temporal trends. While the variations in phosphorus concentration trends over time did not correlate with any of our explanatory factors, trends in nitrogen concentrations correlated positively with tree stand volume in the catchments and temperature sum. A positive correlation of increasing nitrogen concentrations with temperature sum raises concerns of the future evolution of nitrogen dynamics under a warming climate. Furthermore, the correlation with tree stand volume is troublesome due to the generally accepted policy to tackle the climate crisis by enhancing tree growth. However, future research is still needed to assess which are the actual processes related to stand volume and temperature sum that contribute to increasing TN concentrations.

Highlights • Nutrient and SS estimations were predicted by comparing different approaches. • Peatland drainage strongly affected TN, TP, and SS loads and concentrations. • Uncertainty in estimates captured 29–90% of measured TN, TP, and SS values. • The uncertainty in export coefficients decreased with catchment size. Maintaining and improving surface water quality requires knowledge of nutrient and sediment loads due to past and future land-use practices, but historical data on land cover and its changes are often lacking. In this study, we tested whether land-use-specific export coefficients can be used together with satellite images (Landsat) and/or regional land-use statistics to estimate riverine nutrient loads and concentrations of total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and suspended solids (SS). The study area, Simojoki (3160 km2) in northern Finland, has been intensively drained for peatland forestry since the 1960s. We used different approaches at multiple sub-catchment scales to simulate TN, TP, and SS export in the Simojoki catchment. The uncertainty in estimates based on specific export coefficients was quantified based on historical land-use changes (derived from Landsat data), and an uncertainty boundary was established for each land-use. The uncertainty boundary captured at least 60% of measured values of TN, TP, and SS loads or concentrations. However, the uncertainty in estimates compared with measured values ranged from 7% to 20% for TN, 0% to 18% for TP, and 13% to 43% for SS for different catchments. Some discrepancy between predicted and measured loads and concentrations was expected, as the method did not account for inter-annual variability in hydrological conditions or river processes. However, combining historical land-use change estimates with simple export coefficients can be a practical approach for evaluating the influence on water quality of historical land-use changes such as peatland drainage for forest establishment.

Highlights • N, P and TOC export from forests to streams needs more reliable assessments. • Long-term data were used to assess export at different spatial scales in Finland. • N, P and TOC concentrations increased with temperature sum, i.e. from north to south. • Long-term impacts of forest drainage are much bigger than previously estimated. • Drained areas of forests are hotspots for the export of N, P and TOC. More reliable assessments of nutrient export to surface waters and the Baltic Sea are required to achieve good ecological status of all water bodies. Previous nutrient export estimates have recently been questioned since they did not include the long-term impacts of drainage for forestry. We made new estimates of the total nitrogen (N), total phosphorus (P) and total organic carbon (TOC) export from forests to surface waters at different spatial scales in Finland. This was done by formulating statistical equations between streamwater concentrations and climate, soil, forest management and runoff variables and spatial data on catchment characteristics. The equations were based on a large, long-term runoff and streamwater quality dataset, which was collected from 28 pristine and 61 managed boreal forest catchments located around Finland. We found that the concentrations increased with temperature sum (TS), i.e. from north to south. Nitrogen, P and TOC concentrations increased with the proportion of drained areas in the catchment; those of N and TOC also increased with the proportion of peatlands. In contrast, with the increasing concentrations of N and TOC with time, P concentrations showed a decreasing trend over the last few decades. According to our estimates, altogether 47,300 Mg of N, 1780 Mg of P and 1814 Gg of TOC is transported from forest areas to surface waters in Finland. Forest management contributes 17% of the N export, 35% of the P export and 12% of the TOC export. Our new forest management export estimates for N and P are more than two times higher than the old estimates used by the environment authorities. The differences may be explained by the long-term impact of forest drainage. The spatial results indicate that peatland forests are hotspots for N, P and TOC export, especially in the river basins draining to the Gulf of Bothnia.

Viime vuosina julkaistujen tutkimusten mukaan metsäojitettujen soiden vesistökuormituksen epäillään olevan moninkertaisesti aiemmin arvioitua suurempaa. Syynä tähän on se, että kuormitusta syntyy aiemmista käsityksistä poiketen silloinkin, kun ojitusalueilla ei ole vuosikausiin tehty mitään toimenpiteitä. Tässä työssä arvioitiin metsäojitusalueilta syntyvä vesistökuormitus ottamalla huomioon sekä tämä nykyisistä metsätaloustoimenpiteistä riippumaton ”ojituslisä” että kunnostusojituksen, lannoituksen ja hakkuiden aiheuttama kuormitus. Tehdyn arvion mukaan metsätaloudesta ojitetuilla soilla syntyy Suomessa vuosittain typpikuormitusta noin 8 500 Mg ja fosforikuormitusta 590 Mg. Kun ojituslisä otetaan huomioon, typpikuormitus on noin 18-kertainen ja fosforikuormitus 6–7-kertainen aiempiin vain eri toimenpiteiden kuormitukset huomioon ottaviin arvioihin verrattuna. Vesiensuojelun kannalta oleellista olisi selvittää, mitkä tekijät ojitusalueilla aiheuttavat ojituslisän muodossa tapahtuvaa pysyvää kuormitusta ja mitä tämän kuormituksen torjumiseksi on tehtävissä.

Viime vuosina julkaistujen tutkimusten mukaan metsäojitettujen soiden vesistökuormituksen epäillään olevan moninkertaisesti aiemmin arvioitua suurempaa. Syynä tähän on se, että kuormitusta syntyy aiemmista käsityksistä poiketen silloinkin, kun ojitusalueilla ei ole vuosikausiin tehty mitään toimenpiteitä. Tässä työssä arvioitiin metsäojitusalueilta syntyvä vesistökuormitus ottamalla huomioon sekä tämä nykyisistä metsätaloustoimenpiteistä riippumaton ”ojituslisä” että kunnostusojituksen, lannoituksen ja hakkuiden aiheuttama kuormitus. Tehdyn arvion mukaan metsätaloudesta ojitetuilla soilla syntyy Suomessa vuosittain typpikuormitusta noin 8 500 Mg ja fosforikuormitusta 590 Mg. Kun ojituslisä otetaan huomioon, typpikuormitus on noin 18-kertainen ja fosforikuormitus 6–7-kertainen aiempiin vain eri toimenpiteiden kuormitukset huomioon ottaviin arvioihin verrattuna. Vesiensuojelun kannalta oleellista olisi selvittää, mitkä tekijät ojitusalueilla aiheuttavat ojituslisän muodossa tapahtuvaa pysyvää kuormitusta ja mitä tämän kuormituksen torjumiseksi on tehtävissä.

The majority of the carbon worldwide is in soil. In a river catchment, the tight relationship between soil, water and climate makes carbon likely to be eroded and transported from the soil to the rivers. There are multiple variables which can trigger and accelerate the process. In order to assess the importance of the factors involved, and their interactions resulting in the changes in the carbon cycle within catchments, we have studied the catchments of 26 Finnish rivers from 2000 to 2019. These catchments are distributed all over Finland, but we have grouped them into three categories: southern, peatland and northern. We have run a boosted regression tree (BRT) analysis on chemical, physical, climatic and anthropogenic factors to determine their influence on the variations of total organic carbon (TOC) concentration. TOC concentration has decreased in Finland between 2000 and 2019 by 0.91 mg/l, driven principally by forest ditching and % old forest in the catchment. Old forest is especially dominant in the northern catchments with an influence on TOC of 40.5%. In southern and peatland catchments, average precipitation is an important factor to explain the changes in TOC whilst in northern catchments, organic fields have more influence.

We studied natural and forestry-drained peatlands to examine the effect of over 34 years lowered water table on the δ13C values of vegetation, bulk peat and subsoil. In the seven studied sites, δ13C in the basal peat layer was 1.1 and 1.2 ‰ lower than that of the middle-layer and surface layer, respectively. Furthermore, there was a positive correlation between the δ13C values of the basal and surface peat layers, possibly due to carbon (C) recycling within the peat column. In the same mire complex, natural fen peat δ13C values were lower than those of the nearby bog, possibly due to the dominance of vascular plants on fen and the generally larger share of recycled C in the fens than in the bogs. Furthermore, natural and 51 years previously drained fen and bog, on the opposite sides of a ditch on the same mire complex, showed no significant differences in δ13C values. Plant δ13C values were lower, while δ13C values of subsoil were higher in the drained than in the natural site of the fen. acceptedVersion

Peatland drainage affects about half the peatland area in Finland. Drainage changes natural peatland hydrology and affects water quality through effects on peat decomposition, mineralization, and enhanced mobilization. Runoff water from degraded peatlands transports metals and nutrients and impairs downstream water quality. Peatland restoration through drain blocking can reverse or minimize the negative effects and return degraded peatlands to their natural state over time. In this thesis, a before-after-control-impact study was applied at national scale to 44 boreal peatlands representative of a south-north boreal climate gradient, to study peatland watertable and pore water quality responses to drainage and restoration. Runoff dynamics, watertable levels, and associated characteristics were studied after peatland forestry drainage and subsequent restoration at seven sites. Analysis of watertable-related hydrological responses of 24 drained and restored sites and 19 undisturbed control sites revealed that restoration generally returned watertable levels and fluctuations at restored sites to near-undisturbed levels. This created favorable high-watertable conditions under which peatland species typically flourish. Examination of drainage/restoration effects on local geochemical conditions by studying pore water quality at the same sites revealed that, compared with undisturbed sites, forestry drainage increased dissolved organic carbon (DOC), total phosphorus (Ptot), and total nitrogen (Ntot). Nutrient concentrations continued to increase in the first year after restoration because of significant peatland disturbance, but DOC and nutrient concentrations declined to near-undisturbed levels over time. Watertable level, soil and air temperature, peatland class, and trophic level influenced pore water quality. An investigation of catchment-scale runoff processes in response to drainage and restoration revealed the complexity of runoff dynamics in peatlands. The amount of event runoff water varied between sites, but disturbed sites had higher mean runoff efficiency than undisturbed sites. Raising the watertable increased mean runoff efficiency compared with drained and undisturbed control sites, as shown by higher mean event runoff coefficient. In periods of no rainfall, low flow in all treatment conditions (disturbed, restored, undisturbed) was similar. During rainfall, the drainage networks at disturbed sites created short flow paths and water reached the outlets faster. Watertable-related storage (i.e., specific yield) at disturbed sites was significantly smaller than at other sites, but restoration raised the watertable to near-undisturbed levels into the layer of less decomposed and significantly higher specific yield. Comparing the success of restoration against peatland ecological functions revealed some improvements to restoration techniques that could improve restoration efficiency. However, better hydrological indicators of peatland disturbance are needed. Tiivistelmä Suomessa on ojitettu iso pinta-ala turvemaita. Ojituksen seurauksena turvemaiden hydrologia on muuttunut ja valumavesien laatu heikentynyt orgaanisen aineksen hajoamisen, mineralisaation ja ravinteiden liikkeellelähdön seurauksena. Valumavedet sisältävät usein metalleja ja ravinteita, jotka heikentävät alapuolisten vesistöjen laatua ja ekologista tilaa. Turvemaiden ennallistaminen ojia tukkimalla tai patoamalla voi vähentää näitä haitallisia vaikutuksia ja palauttaa suoekosysteemin luonnollisen toiminnan ajan saatossa. Tässä väitöstyössä hyödynnettiin kansallista soiden ennallistamisen monitorointiverkostoa, jossa on vedenlaadusta, valunnasta ja vesipintojen korkeudesta aineistoa ennen ja jälkeen soiden ennallistamisen sekä vastaavaa aineistoa luonnontilaisilta vertailualueilta. Tämä aineisto mahdollisti ojituksen ja ennallistamisen hydrologisten vaikutusten tutkimisen ”Ennen-Jälkeen-Kontrolli” -asetelmalla. Tutkimuksessa oli 44 tutkimuskohdetta, jotka edustivat kattavasti Suomen eri ilmastovyöhykkeitä. Näistä seitsemällä kohteella tutkittiin myös valunnan muodostumisen dynamiikkaa turvemetsätalousmailla, ennallistetuilla soilla sekä luonnontilaisilla soilla. Tutkimuksen havaittiin, että ennallistamisen seurauksena vesipintojen taso ja vaihtelu palautui (24 kohdetta) lähelle luonnon tilaa (19 kohdetta). Tulos osoittaa, että kunnostus mahdollistaa suoekosysteemille tyypillisten kasvien palautumisen. Vedenlaatuun liittyvät selvitykset sen sijaan osoittivat, että ojituilla alueilla liuennut orgaaninen hiili (DOC), kokonaisfosfori (Ptot) ja kokonaistyppi (Ntot) pitoisuudet olivat korkeita huokosvesissä. Ravinnepitoisuudet kohosivat edelleen ensimmäisenä vuotena ennallistamisen jälkeen, sillä varsinaiset ennallistamistoimet (puiden kaato, ojien tukkiminen) aiheuttivat häiriötä alueella. Tästä huolimatta DOC ja ravinnepitoisuudet laskivat lähemmäksi luonnontilaisia vertailualueita seuraavina vuosina. Aineiston perusteella, vesikorkeus, maaperän ja ilman lämpötila, suotyyppi ja suon ravinnetaso vaikuttivat veden laatuun. Valunnan vasteet valuma-alueella osoittivat monimutkaisia valunta-sadantaprosesseja turvemailla. Nuoren veden osuus valunnasta sateiden jälkeen vaihteli suuresti tutkimuskohteilla, mutta ojitetuilla/myöhemmin ennallistetuilla kohteilla oli keskimääräistä suurempi valunnan osuus kuin luonnontilaisilla vertailualueilla. Vesikorkeuden nosto ennallistuksessa lisäsi valunnan määrää verrattuna ojitettuun tilanteeseen tai luonnontilaiseen tilanteeseen. Ajanjaksoilla, ilman sadantaa, valuntaprosessit olivat hyvin samankaltaiset ojitetuilla ja myöhemmin ennallistetuilla sekä luonnontilaisilla vertailualueilla. Sateiden jälkeen ojaverkosto muodosti lyhyitä virtausreittejä ja viipymää valuma-alueella. Vesivarastoa kuvaava ominaisantoisuus oli ojitetuilla aluilla merkittävästi heikompi kuin luonnontilaisilla kohteilla. Ennallistaminen vedenkorkeutta nostamalla sen sijaan näkyi merkittävästi korkeampana ominaisantoisuutena. Tätä selittää heikommin maatunut turvekerros suon pinnalla. Työn tulokset edistävät tietoa suokunnostuksen hydrologiasta. Tuloksia voidaan käyttää arvioimaan ja suunnittelemaan soiden ennallistamisen toimenpiteitä ja vaikutuksia.

Mire ditching changes dramatically mire biodiversity. Thus, drainage network detection is an important factor when analysing the natural state of a mire. In this article, we propose a method for automated drainage network detection from raster digital terrain model created from high-resolution laser scanning data. Sparse logistic regression classifier with a large generic feature set and automated feature selection is used for classification. Broken segments are connected with polynomial modelling. The results showed that our method can accurately detect artificial drainage networks.

Peat starts to decompose more rapidly after drainage, due to exposure to oxygen. While methane (CH₄) emissions tend to decrease after drainage, carbon dioxide (CO₂) and nitrous oxide (N₂O) emissions from drained peatlands are considerable, especially the if the area is used for cultivation. Drainage and subsequent land management change the physical characteristics and thus hydrology and thermal conductivity of the soil, which affects greenhouse gas production. This thesis examined CH₄ and N₂O emissions and respiration from a peatland complex in Northern Finland, including a cultivated peatland, a forested peatland, a peat extraction site and a pristine mire. Chambers were used during the snow-free period and the snow gradient method during winter. Peat physical properties at the sites were also measured. The DRAINMOD model was used to assess measured peat hydraulic conductivity compared with the values needed to fit observed groundwater depth fluctuations. Effects of mineral soil content, drainage conditions and temperature on thermal conductivity of peat were examined and well-known equations for thermal conductivity of organic soils were tested. Respiration was highest in the cultivated study site, and this site and the peat extraction site were major sources of N₂O. The pristine site was a large source of CH₄ during the growing season. During winter, the peat extraction site and the cultivated site emitted CH₄. The results suggested that raising mean groundwater level from 60 cm to 40 cm could potentially mitigate the greenhouse gas emissions at the cultivated site. Soil hydraulic conductivity at the drained sites was found to be better predicted by land use type than by soil physical parameters. Hydraulic conductivity values needed for DRAINMOD were at least one order of magnitude higher than those observed in field measurements. This demonstrates the potential role of land use and macropore flow in controlling hydrological processes in peat soils. The samples with the highest mineral soil content and bulk density had the highest thermal conductivity, especially at above-zero temperatures. The best equation for predicting thermal conductivity for unfrozen and frozen mineral soil-enriched peat soils was the Brovka-Rovdan equation, but the deVries equation performed fairly well for unfrozen soils. Soil water content and vegetation cover strongly influenced soil thermal regime. Tiivistelmä Turve alkaa hajota nopeammin ojituksen jälkeen happipitoisuuden lisääntyessä maassa. Metaanin (CH₄) päästöt ovat yleensä vähäisiä ojituksen jälkeen, kun taas hiilidioksidin (CO₂) ja typpioksiduulin (N₂O) päästöt erityisesti viljellyiltä turvemailta voivat olla merkittäviä. Ojitus ja sen jälkeinen maankäyttö vaikuttavat maan fysikaalisiin ominaisuuksiin ja siten alueen hydrologiaan ja maan lämmönjohtavuuteen, mikä vaikuttaa kasvihuonekaasujen muodostumiseen. Tässä tutkimuksessa mittasimme CH₄- ja N₂O-päästöjä ja respiraatiota (talvella lumigradientti-menetelmällä ja kasvukauden aikana kammiomenetelmällä) turvemaa-alueella Pohjois-Suomessa. Koealue sisälsi turvepellon, turvemetsän, turvetuotantoalueen ja luonnontilaisen suon. Mittasimme alueilla myös maan fysikaalisia ominaisuuksia. DRAINMOD-mallia käytettiin saatujen hydraulisen johtavuuden mittausarvojen mallinnukseen sopivuuden tarkasteluun. Maan mineraaliaineksen osuuden, ojituksen ja lämpötilan vaikutusta turpeen lämmönjohtavuuteen tutkittiin ja testattiin eräiden tunnettujen lämmönjohtavuusmallien toimivuutta. Respiraatio oli suurinta turvepellolla ja turvetuotantoalue ja pelto olivat merkittäviä N₂O-lähteitä. Suo oli sulan maan aikana merkittävä CH₄-lähde. Talvella turvetuotantoalue ja pelto olivat CH₄-lähteitä. Tutkimus viittasi siihen, että pohjavedenpinnan nostaminen turvepellolla 60 cm tasosta 40 cm tasoon voisi vähentää kasvihuonekaasupäästöjä. Maankäyttö ennusti hydraulista johtavuutta paremmin kuin fysikaaliset parametrit. DRAINMOD-malliin tarvittiin vähintään kertaluokkaa suurempia arvoja kuin kentällä mitatut. Tutkimus viittasi maankäytön ja macrohuokosten mahdollisesti merkittävään vaikutukseen turvemaa-alueiden hydrologiassa. Lämmönjohtavuus oli korkein näytteissä, joissa mineraalimaan osuus ja kiintotiheys olivat korkeita, erityisesti sulissa näytteissä. Brovka & Rovdan- malli oli paras näiden näytteiden kuvaamiseen mutta myös de Vries-malli toimi kohtalaisen hyvin sulille näytteille. Lämmönjohtavuus oli vähemmän merkittävä maan lämpötilojen kannalta kuin maan vesipitoisuus ja kasvillisuuspeite.

nonPeerReviewed

Ihmisen toiminta aiheuttaa muutoksia yhteisöissä maailmanlaajuisesti. Ihmisvaikutteiset, eli antropogeeniset häiriöt muuttavat ekosysteemien luonnollista häiriödynamiikkaa aikaansaaden ominaisuuksiltaan uudenlaisia ympäristöjä. Tällaiset ympäristöt ovat usein suosiollisempia kasvupaikkavaatimuksiltaan generalisteille vieraslajeille kuin vaateliaammille spesialistilajeille. Tämän seurauksena generalistilajit leviävät uusille alueille ja paikallisia spesialistilajeja häviää. Useiden spesialistilajien korvautuminen muutamalla generalistilajilla voi lisätä eri yhteisöjen välistä samankaltaisuutta eli johtaa taksonomiseen homogenisaatioon ja sitä kautta luonnon monimuotoisuuden vähenemiseen ja sukupuuttojen lisääntymiseen. Ojitetut suot toimivat hyvänä esimerkkinä ihmisen vaikutuksesta muuttuneista ympäristöistä. Suokasvillisuus on suhteellisen spesialisoitunutta soiden ominaisille olosuhteille, jotka muuttuvat suon ojituksen seurauksena. Aikaisemmista tutkimuksista ilmenee, että ojitus johtaa kasviyhteisöjen väliseen homogenisaatioon eri soiden välillä ja suokasvilajien korvautumiseen alueellisesti generalisteimmilla metsälajeilla. Tämän tutkielman tarkoituksena oli tutkia ojituksen vaikutuksia suokasviyhteisön spesialisaatioon. Selvittääkseni onko soiden olosuhteisiin spesialisoituneiden kasvilajien mahdollista sopeutua ojitettujen soiden uudenlaisiin olosuhteisiin ja lisääntyykö generalistilajien määrä yhteisössä ojituksen jälkeen, käytin 118 suomalaiselta suolta kerättyä aineistoa putkilokasvien ja sammalten suhteellisesta runsaudesta. Määritin jokaiselle lajeille ja putkilokasvi- ja sammalyhteisölle spesialisaatioarvon spesialisaatioindekseillä. Näitä arvoja analysoimalla selvitin vaikuttaako ojitus eri tavalla luonnontilaisten yhteisöjen generalisti- ja spesialistilajien esiintymiseen ja muuttaako ojitus kasviyhteisön spesialistien ja generalistien määrän suhdetta. Tulokset osoittavat, että spesialistien runsaus ja yleisyys vaihtelivat generalisteja enemmän luonnontilaisten ja ojitettujen soiden välillä. Generalistilajien esiintyminen oli samanlaista sekä luonnontilaisilla että ojitetuilla soilla, kun taas spesialistilajien runsaus ja yleisyys joko lisääntyivät tai vähenivät ojitetuilla soilla verrattuna luonnontilaisiin soihin. Spesialistilajit, jotka olivat kärsineet ojituksesta olivat suo-olosuhteisiin spesialisoituneita lajeja, jotka olivat spesialisteja myös alueellisesti tarkasteltuina. Spesialistit, jotka runsastuivat ojituksen seurauksena olivat sen sijaan lajeja, jotka ovat alueellisesti tarkasteltuna generalisteja metsälajeja, jotka olivat luonnontilaisilla soilla paikallisia spesialisteja. Mahdollisesti tällaisten lajien lisääntyminen ojitetuilla soilla aikaansai sen, että kasviyhteisöjen generalisti- ja spesialistilajien määrän suhde ei näyttänyt tilastollisesti merkitsevästi eroavan luonnontilaisten ja ojitettujen soiden välillä, vaikka alueellisesti spesialistien lajien määrä väheni. Anthropogenic activities account for changes in communities globally. Anthropogenic disturbances alter the natural disturbance dynamics of ecosystems thus creating environments with novel conditions. These environments are often more favorable to nonnative generalist species than to the more niche-confined specialists, hereby leading to the assisted spreading of generalists and to the decline of specialist species. The replacement of a variety of specialists with a few generalists can result in growing similarity among different communities i.e. taxonomic homogenization, which can itself lead to the decrease of biodiversity and to the increase on extinctions. Prime examples of environments affected by anthropogenic activities are drained peatlands. The conditions characteristic of peatlands, have resulted in relatively specialized vegetation in terms of habitat requirements that are no longer completely met after draining. Previous studies support the notion that drainage leads to the homogenization of plant communities between peatlands and to the directional change of specialized peatland species to more generalist forest species. The aim of this thesis was to study the effects of draining on the specialization of peatland vegetation. To test whether the plant species specialized to the pristine conditions are able to adapt to the new conditions of drained peatlands and whether the colonization of more broad-niched generalists increases after drainage, I used vascular plant and bryophyte relative abundance data collected from 118 peatland sites from around Finland. Specialization indexes were used to determine specialization rates for each individual plants species and bryophyte and vascular plant community. These rates were analysed to find out if the occurrence of generalists and specialist plant species of natural communities was affected differently by drainage and if drainage altered the specialist-generalist ratio of a plant community. The results show that the abundances and frequencies of specialist species differed more between pristine and drained peatlands than the ones of generalist species. The occurrence of generalist species was similar in both pristine and drained sites but specialist species had either increased or decreased both in abundance and frequency when comparing pristine sites to drained ones. Closer observations revealed that the decreased specialists were species specialized to specific peatland conditions thus appearing as specialist even on landscape level. The increased specialists were, however, landscape level generalists i.e. forest species that only appeared as specialists on pristine peatlands. Possibly because of the increase of such species in drained sites, the generalistspecialist ratios of plant communities seemed to not significantly differ between pristine and drained sites, even though the number of landscape level specialist species decreased.

Tutkielmassa selvitettiin turve- ja metsätalouden vaikutuksia Martinjärven ja Iso Kivijärven surviaissääskiyhteisöihin paleolimnologisen menetelmän avulla. Järvien sedimenttiprofiileita tarkasteltiin viimeisen 400 vuoden ajalta. Järvet ovat pieniä, matalia humusjärviä ja sijaitsevat Keski-Suomessa Keuruulla vierekkäisillä valuma-alueilla. Surviaissääskiyhteisöjen muutosten perusteella tutkittiin järvien rehevyystason ja humoosisuuden muutoksia ennen ja jälkeen metsätalouden ja turvetuotannon aloittamista. Soiden laajamittainen ojitus metsätalouden käyttöön alkoi 1960-luvulla molempien järvien valuma-alueilla. Martinjärven valuma-alueella aloitettiin lisäksi turpeen kaivu 1970- ja 1980-lukujen vaihteessa. Turvetuotantoalueiden jätevedet laskevat Martinjärven yläpuolisiin vesistöihin. Iso Kivijärveä käytettiin Martinjärven vertailujärvenä turvetuotannon osalta. Molempien järvien valuma-alueilla harjoitetaan myös peltoviljelyä. Surviaissääskiyhteisöjen muutoksia tarkasteltiin pääkomponenttianalyysin (PCA), syvännepohjaeläinindeksin (Profundal Invertebrate Community Metrics) ja surviaissäskiyhteisöjen monimuotoisuuden perusteella. Sedimenttiprofiilien alkuaineanalyysin perusteella havaittiin mineraalimaa-ainesten eroosion voimakas kasvu 1960-luvulta lähtien molempien järvien valuma-alueilla. Luonnontilassa molempien järvien surviaissääskilajisto oli meso-eutrofisille järville tyypillistä. 1960- ja 1970-lukujen ojitusten aikaan rehevyyttä ilmentävien taksonien osuus kasvoi ja karumpien vesien taksonien osuus väheni molemmissa järvissä. Surviaissääskijäänteiden perusteella järvien lievä rehevöityminen jatkui näihin päiviin saakka. Surviaissääskiyhteisöjen muutos rehevämmän elinympäristön lajistoksi oli Iso Kivijärvessä hieman voimakkaampaa kuin Martinjärvessä, mikä voi osittain selittyä järvien erilaisilla hydrologis-morfologisilla ominaisuuksilla. Turvetuotannon alkuvaihetta lukuun ottamatta Martinjärven surviaissääskiyhteisöissä ei havaittu pelkästään turvetuotantoon yhdistettävissä olevia muutoksia. Martinjärven lähivaluma-alueen metsätaloustoimenpiteiden vaikutuksen järven surviaissäskiyhteisöihin arvioitiin olleen kauempana sijaitsevien turvetuotantoalueiden ja peltojen vaikutusta merkittävämpää. Sedimentary chironomid remains of Lake Martinjärvi and Lake Iso Kivijärvi in Central Finland were studied from sediment cores covering the last 400 years. Both lakes are small, shallow and highly dystrophic forest lakes. The major aim of the study was to assess the effects of intensive forestry activities and peat mining on ecosystems of the lakes. The changes in the lakes' trophic status and degree of humosity were studied by using sedimentary chironomid remains. Extensive ditching of bogs for forestry within the catchments of both lakes was started in the 1960s. Peat mining in the catchment of Martinjärvi was started in the 1980s. Run off water from peat mining sites drains first to lakes situated above Martinjärvi. Iso Kivijärvi was used as a reference lake to assess the effects of peat mining on chironomid assemblages of Martinjärvi. There are also agricultural lands in the catchment areas of both lakes. The changes in chironomid communities were analyzed using Principal Component Analysis (PCA), Profundal Invertebrate Community Metrics (PICM) and diversity indices. Increased erosion of mineral soil starting from the 1960s was detected in chemical stratigraphies of 33 elements analyzed from the sediment cores. In the natural state the chironomid communities of both lakes consisted of taxa typical of meso-eutrophic waters. Since the 1960s their communities indicated slight eutrophication which continued until recent. The change in the chironomid assemblages was greater in Iso Kivijärvi. Differences in hydromorphological properties of study lakes were partly responsible for the fact that environmental changes and effects of eutrophication remained smaller in Martinjärvi than in the reference lake. Change in chironomid communities of Martinjärvi in early 1980s could be partly related to peat mining. Otherwise the effects of peat mining on the chironomid communities could not be separated from the effects of forestry. As the land use adjacent to the shoreline of Martinjärvi consists almost exclusively of forestry, the effects of forestry practices on chironomid communities of Martinjärvi were assumed to be greater than the effects of peat mining sites and fields situated further away.

Groundwater, a key part of the hydrological cycle, is under increasing pressure from different land uses and changing climate. However, less attention has been paid to integrated groundwater management than surface waters. This thesis combined hydrological and socio-economic research for the case study of the Rokua esker aquifer in order to update current concepts of groundwater management. The Rokua area contains groundwater-dependent lakes and a periodic water level decline has raised concerns about the future of these lakes. Peatland drainage in the vicinity of the aquifer has been accused of changing the aquifer conditions. Groundwater discharge from the esker aquifer to drained peatland was studied to identify relevant hydrological processes for groundwater-surface water interactions. The results revealed a connection between the aquifer and the peatland whereby groundwater can enter the ditches through seepage or preferential flow. Modeling was used to determine critical factors in the management of the esker aquifer-peatland system. The results showed that climate and land use can affect esker groundwater, while peatland drainage in the vicinity can have similar impacts to groundwater abstraction and drought. Peatland restoration by filling in drainage ditches could possibly restore the aquifer groundwater levels. However, for the Rokua aquifer, which will possibly experience less severe dry periods in the future, extensive drainage restoration is currently too major, uncertain, and expensive a measure relative to the expected benefits. Multi-criteria decision analysis was used to identify ways of facilitating stakeholder involvement and learning in groundwater management. The results obtained with this participatory process confirmed that it can foster learning on complicated groundwater issues and collaboration in a process encompassing disputes and diverse interests. The decision analysis process led to the initiation of dialogue on more integrated management, where the preferences of all stakeholders were discussed and taken into account. Overall, this thesis shows how different aspects of aquifer management, such as land use, climate, ecological and economic values, and stakeholder preferences, can all be taken into account using a combined method which reduces the mistrust between opposing interests through research and information, resulting in more robust future planning. Tiivistelmä Pohjaveteen, hydrologisen kierron avainosaan, kohdistuu kasvavia paineita eri maankäytön muodoista ja ilmastonmuutoksesta. Pohjaveden hallintaan ei kuitenkaan ole kiinnitetty tarvittavaa huomiota. Tässä väitöstyössä yhdistettiin hydrologista ja sosioekonomista tutkimusta Rokuan harjualueella pohjaveden hallintakonseptin päivittämiseksi. Rokuan alueella on useita pohjavedestä riippuvaisia järviä, joiden vedenpinta on kausittain laskenut voimakkaasti. Pintojen lasku on kasvattanut paikallisten huolta järvien tilasta. Harjua ympäröivät metsäojitetut turvemaat, ja ojituksia on syytetty pohjaveden tilan ja sitä kautta myös järvien tilan heikkenemisestä. Työn ensimmäisessä osassa tutkittiin pohjaveden hydrologisia purkautumisprosesseja harjun pohjavesiesiintymästä ojitetulle suoalueelle. Tulokset osoittivat hydraulisen yhteyden akviferin ja turvemaan välillä: pohjavesi pääsi purkautumaan metsäojiin joko suotautumalla tai turpeen kaksoishuokoisuusrakenteiden kautta. Seuraavassa vaiheessa työtä pohjavesimallinnusta käytettiin määrittämään kriittisiä pohjaveden tilaan vaikuttavia tekijöitä pohjavesi-turvemaa-systeemissä. Mallinnustulosten perusteella niin ilmasto kuin maankäyttökin vaikuttavat kumpikin suoraan pohjaveden pinnankorkeuden tilaan. Turvemaiden ojituksilla pohjavesialueella voi olla samoja vaikutuksia pohjaveden pinnankorkeuden tasoihin kuin pohjaveden otolla tai kuivilla kausilla. Turvemaiden ennallistaminen ojia täyttämällä voi osittain palauttaa vedenpinnan tasoja pohjavesialueella. Rokuan harjualueen tapauksessa suuren mittakaavan oja-alueiden ennallistaminen todettiin kuitenkin liian epävarmaksi ja kalliiksi toimenpiteeksi hyötyihin nähden, varsinkin jos kuivien kausien vaikutus suurilla harjualueilla heikkenee tulevaisuudessa sademäärien kasvun myötä. Työn kolmannessa osassa käytettiin monitavoitearviointia eri sidosryhmien osallistamiseen ja oppimiseen pohjavesien hallinnassa. Osallistavasta prosessista saadut tulokset vahvistivat, että menetelmää voidaan käyttää oppimisen edesauttamiseen vaikeissa pohjavesiasioissa sekä yhteistyön muodostamiseen ristiriitaisessa ja monimutkaisessa tapauksessa. Monitavoitearvioinnin prosessi johti keskustelun avaukseen yhtenäisemmän suunnittelun puolesta, joka ottaa huomioon eri sidosryhmien näkökulmat ja tuo ne osaksi keskustelua. Tämä väitöstyö osoitti miten eri pohjavesialueen hallintaan tarvittavat näkökulmat, kuten maankäyttö, ilmasto, ekologiset ja ekonomiset arvot, sekä sidosryhmien mielipiteet voidaan kaikki ottaa huomioon yhdistämällä eri metodeja. Näin tutkimuksella ja informoinnilla vähennetään epäluottamusta eri intressitahojen välillä ja luodaan pohja vakaammalle pohjavesialueiden tulevaisuuden suunnittelulle.

Sanginjoki, Oulujoen alin sivujoki, on Oulun seudun tärkeimpiä virkistysalueita ja Merikosken kalatietä lähin potentiaalinen vaelluskalojen nousualue. Joen ajoittainen happamuus kuitenkin heikentää Sanginjoen virkistyskäytöllistä ja ekologista arvoa. Kaupunki ja vesi – Sanginjoen virkistyskäyttöarvon parantaminen ja ekologinen kunnostus (2008-2011) -hankkeessa selvitettiin Sanginjoen happamuuden alkuperää, seurattiin laajasti eri alueilta jokeen laskevien valumavesien pH:n muutoksia sekä testattiin menetelmiä happamien huuhtoumien ennaltaehkäisyyn ja neutralointiin. Tulosten perusteella laadittiin toimenpidesuunnitelma happamuuden ehkäisemiseksi sekä happamuuden aiheuttamien haittojen lieventämiseksi. Julkaisussa on myös esitetty tietoa Sanginjoen ja sen valuma-alueen ominaisuuksista, joen ekologisesta tilasta, vedenlaadun kehityksestä sekä happamuuden ehkäisemiseen soveltuvista menetelmistä. Tulosten perusteella Sanginjoen veden happamuus usein voimistuu virtaamien kasvaessa. Etenkin kesä- ja syyssateiden yhteydessä havaittiin alhaisia pH-lukemia, joihin vaikuttivat maaperä, kasvillisuus ja maankäyttö. Hapan huuhtouma on pääosin peräisin turvepitoisten maiden orgaanisesta huuhtoumasta, mutta paikallisesti vedenlaatuun voivat vaikuttaa alueella esiintyvät happamat sulfaattimaat ja mustaliuskealueet. Sanginjoen vesi on ollut myös luontaisesti hapanta lähinnä suo- ja turvemaiden happamien valumavesien johdosta, mutta happamuus on todennäköisesti lisääntynyt ihmistoiminnan vaikutuksesta. Sanginjoen valuma-alueella testattujen vesiensuojelu- ja kunnostusmenetelmien vaikutukset happamien valumavesien neutraloinnissa vaihtelivat, mutta osa menetelmistä osoittautui käyttökelpoiseksi ja niitä voidaan suositella käytettävän jatkossa niin Sanginjoella kuin vastaavilla happamuudesta kärsivillä kohteilla. Menetelmien kehittämistä ja erityisesti vaikutusten seurantaa tulee kuitenkin edelleen jatkaa. Hankkeessa testatut menetelmät ovat keinoja ihmistoiminnasta aiheutuvan happamuuden lisääntymisen torjunnassa. Parhaiten Sanginjoen ja muiden happamuudesta kärsivien vesistöjen hapanta kuormitusta ehkäistään huomioimalla maankäytössä happamuuden kannalta kriittisten turve- ja sulfidipitoisten alueiden ominaisuudet ja sijoittuminen jo ennen maankäytön toimenpiteitä ja kuormituksen syntymistä.

Metsät vaikuttavat vesistöjen veden laatuun. Luonnontilaisilta metsä- ja suoalueilta vesistöihin kulkeutuvia ainevirtoja kutsutaan taustakuormaksi. Metsissä tehtävät toimenpiteet kuten päätehakkuut, maanmuokkaukset, lannoitukset ja ojitukset lisäävät vesistöihin tulevaa kuormitusta. Tässä julkaisussa esitellään metsätalousmaalta tulevaan luonnon taustakuormaan ja eri metsätaloustoimenpiteiden aiheuttamaan kuormituksen lisäykseen perustuva typpi-, fosfori- ja kiintoainekuormituksen laskentamenetelmä, KALLE. Laskentamenetelmän kuvauksen yhteydessä esitetään taustakuormitusluvut ja kivennäis- ja turvemaiden metsänuudistamisen ja lannoituksen sekä turvemaiden kunnostusojituksen ominaiskuormitusluvut. Ominaiskuormitusluvut on tuotettu olettaen, että vesiensuojelusta on huolehdittu uudistamishakkuiden yhteydessä jättämällä suojakaistoja vesistöjen varteen ja kunnostusojituksissa tekemällä laskeutusaltaita. Laskentamenetelmä ottaa huomioon toimenpiteiden pitkän vaikutusajan. KALLE-laskentamenetelmä on kehitetty valtakunnallisia, vesistöalueryhmittäisiä ja vesienhoitoalueittaisia laskelmia varten. Julkaisussa esitetään myös esimerkkilaskelmien tuloksia.

Lähteiköt ovat harvinaistuvia pohjavesivaikutteisia luontotyyppejä, joissa esiintyy erikoistunutta ja uhanalaistuvaa sammallajistoa. Etelä-Suomen lähteistä luonnontilaisiksi on arvioitu tietolähteestä riippuen 5 - 20 prosenttia. Ihmistoiminnan vaikutuksista on kuitenkin vain vähän tutkimustietoa. Tutkimuksessa selvitettiin (1) luonnontilan ja lajiston välisiä yhteyksiä, (2) 50 vuoden aikana tapahtuneita muutoksia luonnontilassa ja lajistossa, (3) metsälain tarkoittaman erityisen tärkeän elinympäristön sisältävien lähteikköjen ja muiden lähteikköjen sekä (4) lähdevaikutteisten ojien ja muiden lähdepintojen eroja. Lähteiden heikon luonnontilan havaittiin ilmenevän, paitsi luonnontilaisten lähteiden pienenä määränä, myös lähdevaikutteisten ojien runsautena. Luonnontilaisuuden havaittiin nostavan lajimäärää ja sammalten peittävyyttä. Luonnontilaltaan erilaisilla lähteillä on tutkimuksen perusteella kuitenkin hyvin samankaltainen sammalyhteisö, eivätkä uhanalaisten lajien esiintymät keskity erityisesti luonnontilaisille lähteille. Lähteen suojeluarvon johtaminen luonnontilaisuudesta voi näin ollen olla ongelmallista. Luonnontila on heikentynyt voimakkaasti vuoteen 1953 verrattuna. Yksikään vuonna 1953 täysin luonnontilassa olleista lähteistä ei ole säilynyt täysin luonnontilaisena ja 17 lähdettä (22%) on tuhoutunut täysin. Lähes 70 % lähteiden ympäristöistä oli ojitettu. Lähteikköjen lajimäärä, lähdelajien määrä ja sammalten peittävyys ovat laskeneet. Lajimäärien lasku ei ole tulosten perusteella seurausta luonnontilan laskusta, vaan se selittyy todennäköisesti tietyntyyppisten, erityisesti lettomaisten, lähteiden harvinaistumiseen. Useiden lähde- ja lettolajien peittävyydet ovat laskeneet ja toiset ovat harvinaistuneet. Muutos on ollut lettosammalilla vielä lähdesammaliakin suurempaa. Runsastuneet tai yleistyneet lajit ovat yleis- tai luhtasammalia. Metsäkeskuksen määrittämän metsälain erityisen tärkeän elinympäristön (METE-kohteen) sisältävät lähteiköt ovat useilta ominaisuuksiltaan (sammalten lajimäärä, lähdesammalten ja uhanalaisten sammalten määrä sekä sammalyhteisön koostumus) muiden lähteikköjen kaltaisia. Uhanalaisten lajien esiintymiä jää runsaasti METE-kohteiden ulkopuolelle. Tulosten perusteella näyttää myös siltä, että huomattava osa luonnontilaisista, lain kriteerit täyttävistä lähteistä on vielä löytämättä. Erilaiset lähteiköt eivät ole tasaisesti edustettuina: tihkupintojen osuus METE-kohteissa on huomattavan pieni. METE-kohteiksi määritetään tulosten valossa kenties helpommin viileävetisiä allikkolähteitä kuin hankalammin tunnistettavia tihkupintoja. Lähdevaikutteisten ojien lajimäärä ja lajistokoostumus ovat ojien ulkopuolisten, luonnontilaisempien lähteikköpintojen kaltaiset. Ojassa sammalten peittävyys on kuitenkin alempi. Ojiin voi kehittyä ajan kanssa monimuotoista ja edustavaakin lähdesammalkasvillisuutta.

Työssä tutkittiin ojitetuille turvemaille rakennettujen pintavalutuskentän tyylisten vesiensuojelukosteikoiden toteutusratkaisuja ja vesiensuojelullista toimivuutta turvetuotannon vesienpuhdistuksessa. Mukana oli 13 erilaista, Vapo Oy:n ja Turveruukki Oy:n, pääasiassa Pohjois-Pohjanmaan alueella sijaitsevaa kenttää. Tutkimukseen valituilla pintavalutuskentillä käytiin touko-kesäkuussa 2006 tekemässä tarkkailukäynti. Käynnin tarkoituksena oli selvittää yleisluontoisesti kentän ominaisuuksia mm. vesien jakautumista ja ojien ominaisuuksia. Vedenlaatu ja ominaiskuormitusarvioinneissa käytettiin tuloksia, joita tarkkailusoilta oli olemassa ainakin yhdeltä aiemmalta kesältä. Ojitetuille alueille rakennetut pintavalutuskentän tyyliset vesiensuojelukosteikot olivat toteutustavoiltaan ja vesistövaikutuksiltaan hyvin erilaisia, eikä mitään selkeää yksittäistä kentän toimivuuteen tai toimimattomuuteen vaikuttavaa tekijää esiintynyt. Pintavalutuskentiltä lähtevän veden pitoisuudet, brutto-ominaiskuormitukset ja pitoisuusreduktioiden perusteella arvioidut puhdistustehot vaihtelivat hyvästä erittäin huonoon. Työssä tarkasteltiin myös kaikkien vuosina 1996–2005 Pohjois-Pohjanmaan alueella yhteistarkkailussa mukana olleiden pintavalutuskenttien lähtevän veden pitoisuuksia ja brutto-ominais-kuormituksia. Tällöin havaittiin, että ojitetuille alueille rakennettujen pintavalutuskenttien kokonaisfosforin ja fosfaattifosforin lähtevän veden pitoisuudet ja brutto-ominaiskuormitukset vaikuttavat olevan keskimäärin suurempia kuin ojittamattomille alueille rakennetuilta pintavalutuskentiltä lähtevät pitoisuudet ja kuormitukset. Tämä voi johtua mm. siitä, että turpeen ominaisuudet ovat muuttuneet ojituksen seurauksena. Raudan ja kiintoaineen pitoisuudet ja kuormitukset ovat mahdollisesti myös korkeampia ojitetuille alueille rakennetuilla pintavalutuskentillä. Muiden pitoisuuksien ja kuormitusten suhteen kentät eivät poikkea toisistaan. Tutkimuksessa mukana olleiden kenttien tulosten perusteella valumavesiä siis voitaneen puhdistaa myös ojitetulle alueelle rakennettavilla pintavalutuskentän tyylisillä vesiensuojelukosteikoilla. Tarvitaan kuitenkin tarkempaa tutkimusta, jotta voidaan paremmin arvioida puhdistumiseen vaikuttavia tekijöitä, ja luoda ojitetulle alueelle rakennettavalle pintavalutuskentän tyyliselle vesiensuojelukosteikolle mahdollisimman kattavat mitoitus- ja suunnitteluohjeet. Alustavat mitoitus- ja suunnitteluohjeet luotiin jo tästä tutkimuksesta saatujen tietojen perusteella, ja tulevien alueiden rakentamisessa kannattaakin huomioida mm. se, että todellisen käytössä olevan alan suhde valuma-alueen alaan nähden on suositusten mukainen, ja vesi kulkee riittävän pitkästi kentällä ennen ojiin päätymistä.

Tapaus Lysenkosta kirjoittanut professori Kristian Donner kysyy (Tieteessä tapahtuu 6/2006), onko Suomessa myös lysenkolaisuutta. Ilmiön tuntomerkit voitaneen kiteyttää seuraavasti: innokas tiedemies alkaa tutkia yhteiskunnan kannalta keskeistä ongelmaa ja esittää sen ratkaisemiseksi mullistavan teorian. Tutkijayhteisö on kriittinen mutta päättäjät innostuneita ja he tukevat tutkijan työtä ja myöntävät paljon resursseja teorian sovellutuksiin. Tulokset jäävät kuten kriitikot olettivat laihoiksi (maataloudessa virheet paljastuivat melko pian) mutta tutkija nauttii pitkään vallanpitäjien suosiota ja kilpailevat teoreetikot vaiennetaan.

peerReviewed