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.

Metsikön rakenteen ja hakkuiden vaikutus pintakasvillisuuteen Etelä-Suomen yleisimmillä kasvupaikkatyypeillä

Taman tutkielman tarkoituksena oli selvittaa metsikon rakenteen seka hakkuiden vaikutuksia pintakasvillisuuden lajikoostumukseen ja biomassaan Etela-Suomen lehtomaisilla, tuoreilla ja kuivahkoilla kankailla. Aineistona tassa tyossa on 8. valtakunnan metsien inventoinnin yhteydessa vuosina 1985–86 metsaluonnon ja ympariston tilan seurantaa varten perustetuista noin 3 000 pysyvasta koealasta poimittu otos. Pintakasvillisuuden lajisto muuttuu metsikon kehitysvaiheen mukaan. Hakkuu on huomattava hairio, joka aiheuttaa nopeita ja suuria muutoksia pintakasvillisuudessa. Pintakasvillisuutta on tarkasteltu lahinna lajiryhmittain (heinat, ruohot, varvut, sammalet seka jakalat). Kunkin lajiryhman peittavyyden eroavaisuuksia testattiin varianssianalyysilla kun selittavana muuttujana ovat luokittain metsikon ika ja edellisesta hakkuusta kulunut aika. Lajikohtaisia tarkasteluja on sen sijaan tehty kasvillisuuden ordinaatioanalyyseilla. Tassa kaytetty ordinaatiomenetelma on epametrinen moniulotteinen skaalaus (Non-metric multidimensional scaling, NMDS), jonka avulla voidaan tehda paatelmia kasvillisuuden rakenteen ekologisesta vaihtelusta ymparistomuuttujien suhteen. Harvennus- ja avohakkuiden vaikutuksia pintakasvillisuuteen myos mallinnettiin lajiryhmittain kayttaen yleistettyja lineaarisia malleja (Generalized linear models). Lajiryhmien peittavyyksien kehitysta mallinnettiin puuston pohjapinta-alan funktiona. Metsikon ian kasvaessa heinien ja ruohojen osuus pienenee, kun taas varpujen ja sammalten osuus lisaantyy. Harvennushakkuiden vaikutukset ovat lievempia kuin avohakkuiden eivatka ne useimmiten aiheuttaneet tilastollisesti merkittavia muutoksia pintakasvillisuuden peittavyyksissa. Avohakkuu sen sijaan on voimakkaampi ja aiheuttaa merkittavia muutoksia. Heinia ja ruohoja esiintyy hakkuun jalkeen enemman ja vastaavasti sammalet ja varvut taantuvat. Kasvillisuuden kokonaispeittavyys ja biomassa ovat suurimmillaan hakkaamattomissa metsikoissa. Harvennushakkuun jalkeen peittavyys ja biomassa voi kuitenkin hetkellisesti olla suurimmillaan kun harvennuksesta on kulunut muutama vuosi. Yleistetyt lineaariset mallit kuvasivat pintakasvillisuuden kehitysta metsikon pohjapinta-alan funktiona luotettavasti. Malleja voidaan kayttaa myos ennustamaan miten pintakasvillisuus kehittyy avohakkuun jalkeen. Malleja voidaan soveltaa esimerkiksi laskettaessa pintakasvillisuuden sitoman hiilen maaraa eriikaisissa metsissa. Niiden avulla voidaan myos arvioida esimerkiksi avohakkuuta voimaperaisemman energiapuun korjuun vaikutuksia pintakasvillisuuden runsauteen.