University of Oulu

Nutrient load from peatlands with different land-use option

Saved in:
Author: Pahkakangas, Saila
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Technology, Environmental Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 6 MB)
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201601141009
Language: English
Published: Oulu : S. Pahkakangas, 2016
Publish Date: 2016-01-18
Physical Description: 101 p.
Thesis type: Master's thesis (tech)
Tutor: Ronkanen, Anna-Kaisa
Reviewer: Ronkanen, Anna-Kaisa
Mustamo, Pirkko
Description:
Peatlands drainage is known to increase nutrient leaching into downstream water systems and thus to deteriorate the status of natural water bodies. Drainage changes peatlands from nutrient and water accumulating systems to nutrient releasing catchment areas. This transformation happens due to lowering water table and changed runoff conditions. Deeper water table accelerates decomposing process and may expose nutrient rich peat layers during low discharge seasons, which can show up as elevated nutrient loads. Drainage may increase discharge rate trough peaks or as total discharge, which further can increase load by eroding nutrients from soil and by flushing the nutrients already present in ditch down to natural waters. There are few regional studies related to water impacts of drained peatlands with different land-use option. Load formation can be dependent on site-specific land management. The aim of this study was to analyse and compare water impacts of peatlands in agriculture, silviculture and peat extraction in relation to natural leaching from pristine mire. The studied sites are located in Northern Finland in Pelso (Vaala). To compare the studied sites, the nutrient (SS, DOC, Ptot, soluble PO4 and Ntot) and metal (Fe, Al, Mn) loads together with descriptive parameters (pH, EC, colour) were quantified with regular water samplings, continuous water level loggers and discharge measurements. Observation period was April-October. The effects of different land management on soil horizon and load formation were studied by analysing physical and chemical properties in each site. Based on the obtained results the nutrient load was higher from the drained areas compared to the pristine mire. The cultivated peatland had the highest daily loads of SS, Ptot, PO4, Fe and Al. Daily loads of Ntot, DOC and Mn were the highest in the peatland forest. From the drained sites, the peat extraction had the smallest loads. Loads from the pristine mire were the smallest. Determined soil characteristics reflected the implemented land management actions. High loads from the peatland forest, which have not been under silviculture actions, underlined the strong nutrifying impact of drainage itself. Observed loads were concentrated on high discharge season in August (high precipitation) and spring (snowmelt), which can be utilized in water protection work. The high nutrient load in the drained sites was originated from: a) increased discharge rates, b) altered hydrological and geochemical conditions and c) site-specific actions. In future, the effects if climate change on nutrient load could be studied with winter follow-up.
see all

Turvemaiden kuivatuksen on yleisesti havaittu lisäävään ravinnekuormitusta alapuolisiin vesistöihin ja siten heikentävän vesistöjen tilaa. Luonnollisessa tilassa oleva turvemaa toimii ravinne- ja vesivarastona. Kuivatuksen myötä veden pinta laskee, mikä nopeuttaa turpeen hajoamisprosessia ja lisää ravinteiden liukoisuutta. Aleneva vedenpinta saattaa paljastaa ravinnerikkaita, syvempiä turvekerroksia ja johtaa kuormituksen lisääntymiseen pienen virtaaman aikaan. Virtaama turvemailta saattaa lisääntyä joko kasvavien virtaamahuippujen tai lisääntyvän kokonaisvirtaaman myötä. Lisääntynyt virtaama voi kasvattaa kuormaa huuhtomalla ravinteita ojaverkostoon turvepinnasta tai huuhtomalla ojaverkossa jo olevan ravinnekuorman alapuolisiin vesistöihin. Alueellisten tutkimusten määrä eri maankäyttömuotojen vaikutuksesta kuormituksen syntyyn kuivatuilla turvemailla on vielä pieni. Kuormituksen syntyyn voivat vaikuttaa maankäyttömuodosta riippuvat toimenpiteet. Tämän tutkimuksen tarkoitus on analysoida ja vertailla maatalouden, metsätalouden ja turvetuotannon vesistövaikutuksia turvemailla suhteessa kuormitukseen luonnontilaiselta suolta. Tutkimusalueet sijaitsevat Pohjois-Suomessa Pelson kylässä (Vaala). Ravinne- (kiintoaine, DOC, Ptot, liukoiset PO4 ja Ntot) sekä metallikuormat (Fe, Al, Mn) eri maankäyttömuodoilta määritettiin säännöllisten vesi-näytteiden, jatkuvatoimisten pinnankorkeusmittareiden sekä virtaamamittausten avulla. Tutkimus toteutettiin huhti–lokakuussa. Tutkimusalueilla tehtyjen maanmuokkaustoimenpiteiden vaikutusta turpeeseen ja kuorman syntyyn tutkittiin määrittämällä turvenäytteistä kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia. Saatujen tulosten perusteella ravinnekuormitus oli suurempi ojitetuilta alueilta kuin luonnontilaiselta suolta. Turvemaatalous aiheutti suurimmat päivittäiset kiintoaine-, Ptot-, PO4-, Fe- ja Al-kuormat. Sen sijaan suurimmat päivittäiset Ntot-, DOC- ja Mn-kuormat mitattiin turvemetsätalousalueelta. Tutkituilta kolmelta kuivatulta turvemaalta, turvetuotanto aiheutti pienimmät ravinnekuormitukset. Kuormat luonnontilaiselta suolta olivat yleisesti kaikkein pienimmät. Turvemaan ominaisuudet (kuten tuhkapitoisuus ja fosforin fraktiot) heijastivat tehtyjä maanmuokkaustoimenpiteitä. Turvemetsätaloudessa olevalla tutkimusalueella ei kuivatusta ja sitä kautta metsittymistä lukuun ottamatta oltu tehty mitään metsätaloudellisia toimenpiteitä. Näin ollen korkeat kuormitukset turvemetsätaloudesta kertovat kuivatuksen voimakkaasta ravinnekuormaa lisäävästä vaikutuksesta. Mitatut kuormat keskittyivät korkeiden virtaamien aikaan elokuuhun (rankkasadetapahtuma) ja aikaiseen kevääseen (lumensulanta). Tätä tietoa kuorman ajoittumisesta voidaan hyödyntää vesiensuojelu-työssä. Korkean ravinnekuormituksen ojitetuilta turvemailta aiheuttivat: a) lisääntynyt virtaama, b) muuttuneet hydrologiset ja geokemialliset olosuhteet turpeessa ja c) maankäyttömuodosta riippuvat toimenpiteet. Tulevaisuudessa ilmaston muutoksen vaikutuksia ravinnekuormitukseen voitaisiin tutkia talviseurannan avulla.
see all

Subjects:
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.