Effects of recreational use and fragmentation on the understorey vegetation and soil microbial communities of urban forests in southern Finland

The impacts of fragmentation and recreational use on the hemiboreal urban forest understorey vegetation and the microbial community of the humus layer (the phospholipid fatty acid (PLFA) pattern, microbial biomass and microbial activity, measured as basal respiration) were examined in the greater Helsinki area, southern Finland. Trampling tolerance of 1) herb-rich OMT, 2) mesic MT, and 3) sub-xeric VT forests (in decreasing order of fertility) was studied by comparing relative understorey vegetation cover (urban/untrampled reference ratio) of the three forest types. The trampling tolerance of forest vegetation increased with the productivity of the site (sub-xeric < mesic < herb-rich). Wear of understorey vegetation correlated positively with the number of residents (i.e., recreational pressure) around the forest patch. An increase of 15000 residents within a radius of 1 km around a forest patch was associated with ca. 30% decrease in the relative understorey vegetation cover. The cover of dwarf shrub Vaccinium myrtillus in particular decreased with increasing levels of wear. The cover of mosses in urban forests was less than half of that in untrampled reference areas. Cover of tree saplings, mainly Sorbus aucuparia, and some resilient herbs was higher than in the reference areas. In small urban forest fragments, broad-leaved trees, grasses and herbs were more abundant and mosses were scarcer than in larger urban forest areas. Thus, due to trampling and edge effects, resilient herb and grass species are replacing sensitive dwarf shrubs, mosses and lichens in urban forests. Differences in the soil microbial community structure were found between paths and untrampled areas and the effects of paths extended more than one meter from the paths. Paths supported approximately 25-30% higher microbial biomass with a transition zone of at least 1 m from the path edge. However, microbial activity per unit of biomass was lower on paths than in untrampled areas. Furthermore, microbial biomass and activity were 30-45% lower at the first 20 m into the forest fragments, due to low moisture content of humus near the edge. The decreased microbial activity detected at forest edges and paths implies decreased litter decomposition rates, and thus, a change in nutrient cycling. Changes in the decomposition and nutrient supply may in turn affect the diversity and function of plant communities in urban forests. Keywords: boreal forest vegetation, edge effects, phospholipid fatty acids, trampling, urban woodlands, wear

Disturbance in boreal spruce forest - immediate dynamics from stand to understorey level

The immediate effects of two human-related vegetation disturbances, (1) green tree retention (GTR) patch felling and scarification by harrowing and (2) experimental understorey vegetation layer removal, were examined in boreal forest stands in Finland. Effects of GTR patch felling and scarification on tree uprootings, on coarse woody debris (CWD) and on epixylic plant community were followed in upland and in paludified forest types. Uprootings increased considerably during 2-3 years after the fellings and were more frequent (47%) in the paludified than in the upland forest (13%). Scarification reduced 68% of the CWD in the felling area. Cover and especially species richness of epixylics declined in the both areas during 1-2 years after the felling. The increasing size of GTR patch correlated positively with the species richness. Regeneration of understorey vegetation community and Vaccinium myrtillus and Vaccinium vitis-idaea after different removals of vegetation layers in an old-growth forest took four years. The regeneration occurred mainly by vegetative means and it was faster in the terms of species richness than in the cover. In the most severe treatment, recovery occurred merely by sexual reproduction. V. myrtillus recovered mainly by producing new shoots. V. vitis-idaea recovered faster than V. myrtillus, mainly by increasing length growth. For ecological reasons, use of larger GTR patches on paludified biotope would be recommendable. In felling areas, scarification by harrowing could be replaced with some other spot-wise method. After moderate intensity level disturbance, recovery occurs rapidly by vegetative regrowth of the dominating species. High level of intensity may prevent the recovery of vegetation community for years, while enabling also the genetic regeneration of the initial species. Local anthropogenic-related disturbances are currently increasing and they can interact during temporally short times, which should be taken in to account in the future forest management plans.

Suokasvillisuuden vaste muuttuvaan ilmastoon: kokeellinen tutkimus kuivumisen vaikutuksesta

Soilla on merkittävä rooli ilmastonmuutoksen hillitsemisessä suuren hiilivarastonsa sekä ekosysteemin ja ilmakehän välisen kaasunvaihdon ansiosta. Ilmastonmuutoksen ennustetaan vaikuttavan suokasvillisuuteen ja suon toimintaan epäsuorasti. Vedenpinnan ennustetaan laskevan 14–21 cm johtuen kasveista ja avoimilta pinnoilta tapahtuvan haihdunnan lisääntymisestä lämpötilan noustessa, mikäli sadanta ei lisäänny. Aiemmat vedenpinnan laskun jälkeistä kasvillisuutta seuranneet tutkimukset ovat osoittaneet, että putkilokasvit hyötyvät alhaisemmasta vedenpinnan tasosta ja että kuljuun sopeutuneet rahkasammalet kärsivät kuivuneista oloista. Kasvillisuuden runsaussuhteiden muuttumisen lisäksi kasviyhteisöjen monimuotoisuus vähenee. Erityisen herkkiä vedenpinnan laskulle ovat olleet välipinta- ja kuljurahkasammalet ja sarat. Funktionaalisten kasviryhmien vasteiden selvittämiksesi käytettiin BACI (before-after-control-impact) –tutkimusotetta. Tutkimuksessa oli kolme verrokkialaa ja kolme käsittelyalaa, joissa vedenpintaa oli laskettu 14–21 senttimetriin. Lisäksi vertailukohdaksi tutkimuksessa oli mukana kolme alaa, joissa oli tehty metsäojitus n. 50 vuotta sitten. Nämä toistot sijaitsivat meso-, oligo ombrotrofisilla suotyypeillä Oriveden Lakkasuolla. Kasvillisuus kartoitettiin ja vedenpinnat mitattiin aloilta ennen käsittelyä vuonna 2000 sekä vuosina 2001–2003 ja 2009. Aineisto analysoitiin TWINSPAN- (PC-Ord), PRC ja DCA (CANOCO)-monimuuttujamenetelmillä. Tulokset osoittivat, että verrokki- ja käsittelyalat olivat samanlaisia lähtökohdiltaan, joten niitä voitiin käsittelyn jälkeen verrata toisiinsa. Kasvillisuuden rakenne vaihteli vuosien välillä myös verrokkialoilla, mikä osoittaa kasvien sopeutumiskyvyn muuttuviin sääoloihin (lämpötila, sademäärä). Vuosi 2003 erottui tutkimuksessa alhaisella vedenpinnantasolla, mutta toisaalta myös ainavihantien varpujen suuren peittävyyden osalta. Vuoteen 2009 mennessä kasvillisuuden erityisesti sarojen peittävyys väheni. Ravinteikkaimmilla toistoilla kasvillisuuden vasteet vaikuttivat olevan vahvemmat kuin vähäravinteisilla toistoilla. Kasviryhmistä kulju- ja välipintasammalilla oli vahvimmat vasteetvedenpinnan laskuun ja mätäslajeilla heikoimmat. Tulosten mukaan kasviryhmien vasteet vaihtelevat riippuen tarkasteltavasta aikajaksosta: ensimmäiset kolme vuotta käsittelyn jälkeen suo oli häiriötilassa ja vasta sen jälkeen kasvillisuus sopeutui muuttuneisiin oloihin.

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.