Geological factors affecting on after-use of Finnish cut-over peatlands : with implications on the carbon accumulation

In Finland, peat harvesting sites are utilized down almost to the mineral soil. In this situation the properties of mineral subsoil are likely to have considerable influence on the suitability for the various after-use forms. The aims of this study were to recognize the chemical and physical properties of mineral subsoils possibly limiting the after-use of cut-over peatlands, to define a minimum practice for mineral subsoil studies and to describe the role of different geological areas. The future percentages of the different after-use forms were predicted, which made it possible to predict also carbon accumulation in this future situation. Mineral subsoils of 54 different peat production areas were studied. Their general features and grain size distribution was analysed. Other general items studied were pH, electrical conductivity, organic matter, water soluble nutrients (P, NO3-N, NH4-N, S and Fe) and exchangeable nutrients (Ca, Mg and K). In some cases also other elements were analysed. In an additional case study carbon accumulation effectiveness before the intervention was evaluated on three sites in Oulu area (representing sites typically considered for peat production). Areas with relatively sulphur rich mineral subsoil and pool-forming areas with very fine and compact mineral subsoil together covered approximately 1/5 of all areas. These areas were unsuitable for commercial use. They were recommended for example for mire regeneration. Another approximate 1/5 of the areas included very coarse or very fine sediments. Commercial use of these areas would demand special techniques - like using the remaining peat layer for compensating properties missing from the mineral subsoil. One after-use form was seldom suitable for one whole released peat production area. Three typical distribution patterns (models) of different mineral subsoils within individual peatlands were found. 57 % of studied cut-over peatlands were well suited for forestry. In a conservative calculation 26% of the areas were clearly suitable for agriculture, horticulture or energy crop production. If till without large boulders was included, the percentage of areas suitable to field crop production would be 42 %. 9-14 % of all areas were well suitable for mire regeneration or bird sanctuaries, but all areas were considered possible for mire regeneration with correct techniques. Also another 11 % was recommended for mire regeneration to avoid disturbing the mineral subsoil, so total 20-25 % of the areas would be used for rewetting. High sulphur concentrations and acidity were typical to the areas below the highest shoreline of the ancient Litorina sea and Lake Ladoga Bothnian Bay zone. Also differences related to nutrition were detected. In coarse sediments natural nutrient concentration was clearly higher in Lake Ladoga Bothnian Bay zone and in the areas of Svecokarelian schists and gneisses, than in Granitoid area of central Finland and in Archaean gneiss areas. Based on this study the recommended minimum analysis for after-use planning was for pH, sulphur content and fine material (<0.06 mm) percentage. Nutrition capacity could be analysed using the natural concentrations of calcium, magnesium and potassium. Carbon accumulation scenarios were developed based on the land-use predictions. These scenarios were calculated for areas in peat production and the areas released from peat production (59300 ha + 15 671 ha). Carbon accumulation of the scenarios varied between 0.074 and 0.152 million t C a-1. In the three peatlands considered for peat production the long term carbon accumulation rates varied between 13 and 24 g C m-2 a-1. The natural annual carbon accumulation had been decreasing towards the time of possible intervention.

Using a botanic garden collection to test a bioclimatic vegetation scheme

Vegetation maps and bioclimatic zone classifications communicate the vegetation of an area and are used to explain how the environment regulates the occurrence of plants on large scales. Many practises and methods for dividing the world’s vegetation into smaller entities have been presented. Climatic parameters, floristic characteristics, or edaphic features have been relied upon as decisive factors, and plant species have been used as indicators for vegetation types or zones. Systems depicting vegetation patterns that mainly reflect climatic variation are termed ‘bioclimatic’ vegetation maps. Based on these it has been judged logical to deduce that plants moved between corresponding bioclimatic areas should thrive in the target location, whereas plants moved from a different zone should languish. This principle is routinely applied in forestry and horticulture but actual tests of the validity of bioclimatic maps in this sense seem scanty. In this study I tested the Finnish bioclimatic vegetation zone system (BZS). Relying on the plant collection of Helsinki University Botanic Garden’s Kumpula collection, which according to the BZS is situated at the northern limit of the hemiboreal zone, I aimed to test how the plants’ survival depends on their provenance. My expectation was that plants from the hemiboreal or southern boreal zones should do best in Kumpula, whereas plants from more southern and more northern zones should show progressively lower survival probabilities. I estimated probability of survival using collection database information of plant accessions of known wild origin grown in Kumpula since the mid 1990s, and logistic regression models. The total number of accessions I included in the analyses was 494. Because of problems with some accessions I chose to separately analyse a subset of the complete data, which included 379 accessions. I also analysed different growth forms separately in order to identify differences in probability of survival due to different life strategies. In most analyses accessions of temperate and hemiarctic origin showed lower survival probability than those originating from any of the boreal subzones, which among them exhibited rather evenly high probabilities. Exceptionally mild and wet winters during the study period may have killed off hemiarctic plants. Some winters may have been too harsh for temperate accessions. Trees behaved differently: they showed an almost steadily increasing survival probability from temperate to northern boreal origins. Various factors that could not be controlled for may have affected the results, some of which were difficult to interpret. This was the case in particular with herbs, for which the reliability of the analysis suffered because of difficulties in managing their curatorial data. In all, the results gave some support to the BZS, and especially its hierarchical zonation. However, I question the validity of the formulation of the hypothesis I tested since it may not be entirely justified by the BZS, which was designed for intercontinental comparison of vegetation zones, but not specifically for transcontinental provenance trials. I conclude that botanic gardens should pay due attention to information management and curational practices to ensure the widest possible applicability of their plant collections.

Phytophthora in Finnish nurseries

Human-mediated movement of plants and plant products is now generally accepted to be the primary mode of introduction of plant pathogens. Species of the genus Phytophthora are commonly spread in this way and have caused severe epidemics in silviculture, horticulture as well as natural systems all over the world. The aims of the study were to gather information on the occurrence of Phytophthora spp. in Finnish nurseries, to produce information for risk assessments for these Phytophthora spp. by determining their host ranges and tolerance of cold temperatures, and to establish molecular means for their detection. Phytophthora cactorum was found to persist in natural waterbodies and results suggest that irrigation water might be a source of inoculum in nurseries. In addition to P. cactorum, isolates from ornamental nursery Rhododendron yielded three species new to Finland: P. ramorum, P. plurivora and P. pini. The only species with quarantine status, P. ramorum, was most adapted to growth in cold temperatures and able to persist in the nursery in spite of an annual sanitation protocol. Phytophthora plurivora and the closely related P. pini had more hosts among Nordic tree and plant species than P. ramorum and P. cactorum, and also had higher infectivity rates. All four species survived two weeks in -5 °C , and thus soil survival of these Phytophthoras in Finland is likely under current climatic conditions. The most common tree species in Finnish nurseries, Picea abies, was highly susceptible to P. plurivora and P. pini in pathogenicity trials. In a histological examination of P. plurivora in P. abies shoot tissues, fast necrotrophic growth was observed in nearly all tissues. The production of propagules in P. abies shoot tissue was only weakly indicated. In this study, a PCR DGGE technique was developed for simultaneous detection and identification of Phytophthora spp. It reliably detected Phytophthora in plant tissues and could discriminate most test species as well as indicate instances of multiple-species infections. It proved to be a useful detection and identification tool either applied alone or in concert with traditional isolation culture techniques. All of the introduced species of Phytophthora had properties that promote a high risk of establishment and spread in Finland. It is probable that more pathogens of this genus will be introduced and become established in Finland and other Nordic countries unless efficient phytosanitary control becomes standard practice in the international plant trade.

Kymmenen teollisesti merkittävän puulajin kuoriuutteiden mahdollisuudet tuholaistorjunnassa

Metsäteollisuudesta kertyy vuosittain suuria määriä ylijäämämateriaalia, kuten puun kuorta ja oksia.Ylimääräinen aines käytetään pääasiassa energiantuotantoon, mutta uusia soveltamismahdollisuuksia kaivataan. Kuoren on havaittu olevan potentiaalinen lähde monille bioaktiivisille yhdisteille, joille olisi käyttöä esimerkiksi lääke- ja kemianteollisuudessa sekä maa-, metsä- ja puutarhatuotannon tuholaistorjunnassa. Tutkimus on osa Euroopan Unionin rahoittamaa ForestSpeCs-projektia, jonka tarkoituksena on selvittää metsäteollisuuden ylijäämämateriaalien vaihtoehtoisia käyttötapoja. Valittujen kymmenen teollisesti merkittävän pohjoisen puulajin (Abies nephrolepis, Betula pendula, Larix decidua, L. gmelinii, L. sibirica, Picea abies, P. ajanensis, P. pumila, Pinus sylvestris, Populus tremula) kuoresta uutettujen aineiden soveltuvuutta syönninestoaineeksi testattiin kaaliperhosen (Pieris brassicae L.) ja krysanteemiyökkösen (Spodoptera littoralis Boisduval) toukilla sekä osittain sinappikuoriaisella (Phaedon cochloreae Fabricius) ja idänlehtikuoriaisella (Agelastica alni L.). Uutteet valmistettiin yhteistyössä projektin ryhmien avulla tai itsenäisesti erilaisin menetelmin. Testaukset tehtiin laboratorio-oloissa käyttäen lehtikiekkojen valintabiotestiä sekä karkeilla uutteilla että niistä erotelluilla yksittäisillä yhdisteillä. Tehdyistä mittauksista laskettiin syönninestoindeksit (FDI). Tulosten perusteella lähes kaikki testatut uutteet vaikuttivat ainakin jossain määrin kohdehyönteisen syöntikäyttäytymiseen. Hieman yli puolet kaaliperhosella testatuista 46 uutteesta aiheuttivat yli 50 % syönnineston eli kaaliperhonen suosi kontrollilehtiä uutteella käsiteltyjä todennäköisemmin. Krysanteemiyökkösellä yli 50 %:n syönnineston aiheuttivat vain seitsemän testatuista 56 uutteesta. Lisäksi kolme uutetta lisäsi käsiteltyjen kiekkojen syöntiä merkittävästi. Idänlehtikuoriaistoukat ja -aikuiset karttoivat erityisesti abietiinihapolla käsiteltyjä lehtiä. Sinappikuoriaisella testatut uutteet toimivat myös lupaavasti. Testattujen puulajien kuoresta on mahdollista uuttaa biologisesti aktiivisia yhdisteitä, mutta tuholaistorjunnan kannalta oikeiden pitoisuuksien ja tehokkaiden uuttomenetelmien löytäminen vaatii jatkotutkimuksia. Kuoren sisältämien yhdisteiden laatu ja määrä vaihtelevat monien tekijöiden, kuten ympäristön ja genetiikan vaikutuksesta. Hyönteisten sietokyky vaihtelee myös paljon lajeittain ja yksilöidenkin välillä on eroja. Uutteista valmistettavia torjunta-aineita olisi kuitenkin mahdollista sisällyttää esimerkiksi integroituun torjuntaan muiden menetelmien rinnalle tulevaisuudessa.

Sieltä saa tyyneyttä, sieltä saa energiaa. Luontokokemukset päihdeongelmasta toipuneiden elämäntarinoissa.

Tutkimus käsittelee päihdeongelmasta toipuneiden henkilöiden luontokokemuksia. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää, millaisia vaikutuksia luonnolla koetaan olevan ja voiko luonto auttaa päihdeongelmasta toipumisessa. Luontoympäristöä on hyödynnetty erilaisissa kuntoutuksissa jo pitkään, mutta aihealueen tutkimus on vilkastunut vasta viime vuosina. Tutkimus liittyy A-Kiltojen Liiton Selvästi metsässä -projektiin, jossa päihdeongelmista toipuville on järjestetty monimuotoista luontotoimintaa. Tutkimusaineisto on kerätty haastattelemalla viittä henkilöä, jotka ovat toipuneet päihdeongelmasta ja joille luonto on tärkeä. Haastatteluissa muodostuneita elämäntarinoita tarkastellaan narratiivien ja narratiivisen analyysin keinoin. Tutkimus on fenomenologisesti suuntautunut, joten siinä ollaan kiinnostuneita haastateltavien kokemuksista sellaisina kuin he niitä kuvaavat. Tutkimus ei kuitenkaan ole puhtaasti aineistolähtöinen, vaan se perustuu abduktiiviseen päättelyyn, jossa lähdetään liikkeelle aineistosta mutta jossa hyödynnetään myös teoriaa. Tutkimuksen taustalla vaikuttavat erityisesti ekopsykologia ja Human Issues in Horticulture -tutkimus (HIH). Ekopsykologiassa kiinnostuksen kohteena ovat luontoympäristö, ihmisen ja luonnon välinen yhteys sekä ympäristönsuojelu. HIH-tutkimus on monitieteistä ja sen sisällä tutkitaan muun muassa kasvien terveysvaikutuksia, puutarhaterapiaa, parantavia ympäristöjä sekä ympäristökasvatusta. Analyysi aloitetaan tarkastelemalla luontokokemuksia ja luonnon merkitystä haastateltavien eri elämänvaiheissa. Erikseen tarkastellaan lapsuutta, päihdeongelman aikaa, päihdeongelman ja raittiuden välistä välivaihetta sekä raittiuden aikaa. Analyysia syvennetään tarkastelemalla, miten haastateltavat kokevat luonnon vaikuttavan heidän hyvinvointiinsa. Tulokset jäsennetään holistisen ihmiskäsityksen kolmijaon, tajunta-keho-situaatio, mukaisesti. Tajuntaan luonnon koetaan vaikuttavan tarjoamalla onnistumisen kokemuksia ja voimavaroja, lisäämällä positiivisia tunteita sekä helpottamalla negatiivisten tunteiden käsittelyä. Lisäksi luonnon koetaan vahvistavan identiteettiä ja vastaavan henkisiin tarpeisiin. Kehoon luonnon koetaan vaikuttavan liikunnan kautta ja parantamalla fyysistä kuntoa. Ihmisen situaatioon eli elämäntilanteeseen luonnon koetaan vaikuttavan helpottamalla sosiaalisten suhteiden luomista sekä tarjoamalla mahdollisuuden jonkinasteiseen omavaraisuuteen. Situaation kautta vaikuttaa myös luonnossa oleva mielipaikka, jonne mennään keräämään voimia ja rauhoittumaan. Lopuksi luodaan yksi tyypillinen tarina kaikkien viiden tarinan pohjalta. Tarinan juonen mukaan henkilöllä oli lapsuudessa vahva luontosuhde, joka katkesi päihteitä käyttäessä mutta joka löytyi uudelleen kuntoutuksen ja raitistumisen myötä. Tutkimuksen mukaan luontoa kannattaisi hyödyntää entistä enemmän osana päihdehoitoa, sillä luontoympäristön on useissa muissakin tutkimuksissa todettu vaikuttavan myönteisesti ihmisten hyvinvointiin. Päihdehoidossa ollaan siirtymässä entistä avohoitopainotteisempaan suuntaan ja siksi olisi tärkeää löytää uusia menetelmiä, jotka ovat sekä edullisia että mahdollisia toteuttaa avohoidossa. Luontotoiminta täyttää mainitut kriteerit.