Photosynthesis of ground vegetation in boreal Scots pine forests

Research on carbon uptake in boreal forests has mainly focused on mature trees, even though ground vegetation species are effective assimilators and can substantially contribute to the CO2 uptake of forests. Here, I examine the photosynthesis of the most common species of ground vegetation in a series of differently aged Scots pine stands, and at two clear-cut sites with substantial differences in fertility. In general, the biomass of evergreen species was highest at poor sites and below canopies, whereas grasses and herbs predominated at fertile sites and open areas. Unlike mosses, the measured vascular species showed clear annual cycles in their photosynthetic activity, which increased earlier and decreased later in evergreen vascular species than in deciduous species. However, intraspecific variation and self-shading create differences in the overall level of photosynthesis. Light, temperature history, soil moisture and recent possible frosts could explain the changes in photosynthesis of low shrubs and partially also some changes in deciduous species. Light and the occurrence of rain events explained most of the variation in the photosynthesis of mosses. The photosynthetic production of ground vegetation was first upscaled, using species-specific and mass-based photosynthetic activities and average biomass of the site, and then integrated over the growing season, using changes in environmental factors. Leaf mass-based photosynthesis was highest in deciduous species, resulting in notably higher photosynthetic production at fertile sites than at poor clear-cut sites. The photosynthetic production decreased with stand age, because flora changed towards evergreen species, and light levels diminished below the canopy. In addition, the leaf mass-based photosynthetic activity of some low shrubs declined with the age of the surrounding trees. Different measuring methods led to different momentary rate of photosynthesis. Therefore, the choice of measuring method needs special attention.

Does the age of fine root carbon indicate the age of fine roots in boreal forests?

To test the reliability of the radiocarbon method for determining root age, we analyzed fine roots (originating from the years 1985 to 1993) from ingrowth cores with known maximum root age (1 to 6 years old). For this purpose, three Scots pine (Pinus sylvestris L.) stands were selected from boreal forests in Finland. We analyzed root 14C age by the radiocarbon method and compared it with the above-mentioned known maximum fine root age. In general, ages determined by the two methods (root 14C age and ingrowth core root maximum age) were in agreement with each other for roots of small diameter (<0.5mm). By contrast, in most of the samples of fine roots of larger diameter (1.5-2mm), the 14C age of root samples of 1987-89 exceeded the ingrowth core root maximum age by 1-10 years. This shows that these roots had received a large amount of older stored carbon from unknown sources in addition to atmospheric CO2 directly from photosynthesis. We conclude that the 14C signature of fine roots, especially those of larger diameter, may not always be indicative of root age, and that further studies are needed concerning the extent of possible root uptake of older carbon and its residence time in roots. Keywords: fine root age, Pinus sylvestris, radiocarbon, root carbon, ingrowth cores, tree ring

Naudanlihan jalostusketjun hiilijalanjälki Suomessa

Kirjallisuustutkimuksen tavoitteena oli perehtyä kasvihuoneilmiön taustoihin ja kartoittaa aiempia tutkimuksia naudan- ja muiden lihatuotteiden kasvihuonekaasupäästöistä. Lisäksi kirjallisuustutkimuksessa perehdyttiin aiemmissa tutkimuksissa elintarvikkeiden hiilijalanjäljen laskemisessa sovellettuun elinkaarianalyysiin ISO 14040-standardin mukaisesti. Kokeellisen osion tavoitteena oli määrittää naudanlihan hiilijalanjälki Suomessa maatilan portilta kuluttajan ruokapöytään. Tavoitteena oli myös ymmärtää jalostusketjun päästöjen merkitys verrattuna koko naudanlihan tuotantoketjuun ja määrittää jalostusketjun vaiheiden merkitys ketjussa. Työn toiminnallisena yksikkönä toimi kilo naudanlihaa. Työ toteutettiin perehtymällä yksityiskohtaisesti yhteen naudanlihan jalostusketjuun Suomessa. Päästöt laskettiin todellisten yhteistyöyritykseltä saatujen prosessitietojen perusteella. Tiedot kerättiin tiedonkeruulomakkeella vierailemalla yhteistyöyrityksen kahdessa tuotantolaitoksessa ja täydentämällä tietoja haastatteluilla. Naudanlihan jalostusketjun päästöt olivat 1240 g CO2-ekv/lihakilo. Eniten päästöjä tuottivat jalostusvaihe (310 g CO2-ekv/lihakilo), teurastus (280 g CO2-ekv/lihakilo) ja lihatuotteiden kuljetus kuluttajalle (210 g CO2-ekv/lihakilo). Koko naudanlihan tuotantoketjusta jalostusketjun päästöt muodostivat alle 4 %, sillä syntymästä maatilan portille syntyviksi päästöiksi laskettiin kirjallisuuden perusteella yli 30 000 g CO2-ekv/lihakilo. Jatkossa naudanlihan hiilijalanjälkeä voitaisiin pääasiassa pienentää kehittämällä prosessia maatilan portille asti. Tämän työn tulokset olivat hyvin samansuuruiset verrattuna aiempaan tutkimukseen broilerin jalostusketjun päästöistä Suomessa (Katajajuuri ym. 2008). Tämä vastasi ennakko-odotuksia, sillä jalostusketjujen vaiheissa ei ollut merkittäviä eroja. Aiempia tutkimuksia naudanlihan jalostusketjun päästöistä ei ollut saatavilla.