Reija Kronbergin väitöskirja Impact of seasonal waterlogging on organic carbon dynamics in cultivated boreal mineral soils Helsingin yliopistossa on valmistunut.
Ilmastonmuutoksen myötä talviaikainen sadanta Suomessa lisääntyy ja suurempi osa sateista tulee lumen sijaan vetenä. Sateisten talvien aikana maatalousmaat kyllästyvät vedellä yhä useammin ja pidemmiksi ajoiksi. Tässä väitöskirjassa tutkittiin, miten maatalouskäytössä olevien kivennäismaiden talviaikainen vedellä kyllästyminen vaikuttaa maaperän hiilidioksidipäästöihin ja maamineraalien kykyyn sitoa hiiltä pysyvään muotoon.
Väitöskirja pohjautuu 1,5 vuotta kestäneeseen kasvihuonekokeeseen, jossa käytettiin kahdelta maalajiltaan erilaiselta pellolta (savi- ja hietamaa) kerättyjä lieriömäisiä maaprofiileja eli monoliitteja. Kokeessa pyrittiin jäljittelemään luonnollisia kasvusyklejä, joissa kasvu- ja talvikaudet vuorottelevat. Kasvukaudella monoliiteissa kasvatettiin ohraa. Lisäksi osaan monoliiteista kylvettiin ruokonataa talvehtivaksi kerääjäkasviksi. Talvikaudella puolet monoliiteista kyllästettiin vedellä seitsemän viikon ajaksi.
Tulokset viittaavat siihen, ettei kausittainen vedellä kyllästyminen merkittävästi muuta kivennäismaiden vuotuista hiilitasetta. Ilmakehään vapautuneet hiilidioksidipäästöt vähenivät maan vedellä kyllästymisen aikana. Vedellä täyttyneisiin huokosiin kertynyt hiilidioksidi kuitenkin paljasti, että biologiset prosessit jatkuivat, mutta hiilidioksidi pääsi vapautumaan ilmakehään vasta maan kuivuessa. Kokonaishiilidioksidipäästöjen pysyminen ennallaan vedellä kyllästymisestä huolimatta haastaa vanhan käsityksen siitä, että hapettomat olosuhteet vähentäisivät aina orgaanisen aineksen hajoamista.
Maaperän rautamineraalien pelkistyminen ja siitä johtuva liukeneminen vedellä kyllästyneessä hapettomassa maassa ei tulosten perusteella aiheuta välitöntä riskiä maatalousmaiden kyvylle sitoa hiiltä. Mineraalien sitomaa hiiltä vapautui oletettua vähemmän, vaikka rautaa pelkistävien bakteerien määrä kasvoi.
Vedellä kyllästyminen vähensi sekä juuri- että mikrobibiomassan määrää maassa. Kasvien juurten mukana maahan päätyvän hiilen väheneminen voi heikentää kerääjäkasvien kykyä edesauttaa maaperän hiilensidontaa märissä oloissa.
Maan talviaikainen vedellä kyllästyminen ei siis yksinään vaikuta merkittävästi heikentävän maatalousmaiden hiilensidontaa. Maaperän hiilenkierto on kuitenkin monimutkainen kokonaisuus. Tulokset korostavat, että hiilenkierron täsmällinen arvioiminen muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa edellyttää sekä kemiallisten, biologisten että fysikaalisten prosessien huomioon ottamista.