Browsing by Subject "flux"

Environmental factors are important tools in constructing methane flux models and estimations. Among the abiotic factors, plants and their functional groups have been noted to have significant effect on methane fluxes for three reasons. First, the vegetation community compositions express their abiotic environmental factors that affect not only the plants, but also local methanogen and methanotroph communities. Second, the vegetation itself might produce methane emissions and have a direct effect on methane balance. Third, the plant functional groups and species have differences in their chemical and physical properties that support different methanogen communities and therefore have an indirect impact on methane fluxes. In this study, methane fluxes of different plant communities were observed during one growing season in northern boreal catchment area in Muonio. Study focuses to determine the link between methane fluxes and abiotic and biotic environmental factors in different vegetation types. Closed chamber technique was used to measure methane and carbon dioxide fluxes from 23 plots every two weeks in period of June-August. Environmental data, such as moisture, temperature species composition etc. were collected from the plots. Vegetation types for each plot were determined via ordination analysis. Linear mixed-effects regression model and generalized additive model were applied and compared to observe the relationships of methane and environmental factors in different vegetation types. Dataset was divided into four vegetation types in clustering analysis: wet fen, pine bog, spruce swamp and forest. The greatest amount (average 5959 µg/m²/h) and biggest range (standard deviation 5285 µg/m²/h) of methane emissions were observed on wettest fen-like study sites. Peatland types in general acted as net methane sources. The driest, forest-like vegetation type acted as a net methane sink. The amount (average -107 µg/m²/h) and range (standard deviation 117 µg/m²/h) of methane fluxes were very moderate in comparison to peatland types. These effects intensified towards the climax of growing season. The most significant environmental factors were mostly abiotic on driest study sites and the whole plant biomass was more significant biotic methane flux regulating factor than plant functional groups. On wetter study sites, the role of abiotic factors decreased, and plant functional group increased. Graminoids were linked to bigger methane emissions especially on wetter study sites. Forest mosses and different shrub types seemed to have a link with lower methane emissions or methane absorption. The effect of other plant functional groups on methane fluxes varied more, and their role remains unclear. None of the environmental factors could estimate the methane flux alone, and the methane budget seems to be a sum of multiple variables in each vegetation type. The role of plant functional groups varied in different vegetation types and was dependent on surrounding vegetation. More research is needed to get better tools to estimate methane balance and to understand the underlying mechanisms in climate and environmental change.

Suot ovat tärkeä osa maailmanlaajuista hiilen kiertokulkua, koska ne varastoivat suuria määriä hiiltä eloperäiseen materiaaliin turpeen muodossa, joka muodostuu biomassan hitaasta hajoamisesta kylmän, hapettoman ja matalan pH:n ympäristön vuoksi. Soista vapautuu myös metaania (CH4), joka on voimakas kasvihuonekaasu, jonka lämmityspotentiaali on 28 kertaa voimakkaampi kuin hiilidioksidin (CO2). Turvemaiden netto-C-päästöt riippuvat suotyypistä ja ympäristöolosuhteiden muutoksista, kuten pohjaveden korkeudesta tai turpeen lämpötilasta, ja niistä johtuvasta tasapainosta CH4-päästöjen ja turpeen muodostumisesta johtuvan hiilinielun välillä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten kasviyhteisöt ja muut säätelevät tekijät, kuten lämpötila, pohjaveden korekus, LAI ja suotyyppi vaikuttavat sekä ilmakehän hiilivirtaan että turpeen CH4- ja CO2-pitoisuuksiin. Lisäksi tehtiin stabiiliin hiili-13 isotoopin mittauksia, jolla saadaan lisätietoa metanogeneesin biogeokemiasta. Mittaukset otettiin rahkasammalvaltaisista mättäistä ja saravaltaisista välipinnoista. Mittauspisteille tehtiin kolme kasvillisuuden manipulointia, joilla selvitettiin kasvillisuuden vaikutuksia hiilidynamiikkaan 1. putkilokasvien ja sammaleiden poisto, 2. pelkkä putkilokasvien poisto, 3. Kaikki kasvillisuus tallella. Tutkimuspaikka sijaitsee Etelä-Suomessa Siikanevan suoalueella. Mittaukset tehtiin vuonna 2018 touko-syyskuussa ombrotrofisessa keidasrämeessä ja oligotrofisessa saranevassa. Mittauskausi oli poikkeuksellisen kuiva ja pohjavedenkorkeus oli keskiarvoa matalammalla. Tästä johtuen monia aikaisemmin havaittuja korrelaatioita ei löytynyt. CH4-virtojen suuruus riippui suotyypistä ja kasvillisuuden manipuloinnista. Keskimääräiset turpeen CH4 ja CO2 pitoisuudet olivat hieman korkeammat mittauspisteissä saranavevalla. Pitoisuudet kasvoivat nopeasti syvyyden myötä, 50 cm:n syvyydessä pitoisuudet olivat useita suuruusluokkia suurempia kuin 7-20 cm:n syvyyksissä korkeimpien, mittausten ollessa yli 500 000 ppm. δ13C-CH4-arvot muuttuivat negatiivisemmiksi tyypillisesti syvyyden myötä, kun hydrogenotrofinen metanogeneesi yleistyi. Kasvillisuuden manipuloinneilla oli vaihtelevia vaikutuksia CH4-vuohon, eikä lehtipinta-alaindeksi osoittanut vahvaa lineaarista korrelaatiota CH4:n kanssa. CH4-virtaus oli myös epäherkkä pohjaveden korkeudelle, mutta kasvien välittämä CH4-kuljetus ei todennäköisesti ollut syynä, koska kasvillisuuden poistokäsitellyt mittauspisteet osoittivat myös samanlaista epäherkkyyttä veden korkeudelle. Putkilokasvien ja sammaleiden poistaminen vähensi yleensä CH4-virtoja. Mättäissä, joissa putkilokasvit oli poistettu, mutta sammaleita ei, oli alhaisimmat CH4-virrat. Yhteenvetona voidaan todeta, että useimmat ympäristömuuttujat eivät osoittaneet vahvaa korrelaatiota CH4:n kanssa. Mikään yksittäinen muuttuja ei selittänyt selvästi eroja CH4-vuossa. Turpeen CH4 ja CO2 pitoisuudet riippuvat voimakkaasti syvyydestä ja suotyypistä. Kasvillisuuden poistaminen tyypillisesti vähensi CH4-virtoja.