Eesti Metsa 2006. aasta neljandas numbris tutvustati metsa väetamist puutuhaga üldiselt. Järgnevalt toome lugejani konkreetseid
uurimistulemusi.

Põline väetamisviis

Tuha väetava mõju avastamine ei ole kaasaegse teaduse saavutus. Juba mõned tuhanded aastad tagasi märgati, et pärast metsapõlenguid tekkis põlenud metsa alla tihe rohurinne, mis soodustas loomade karjatamist. Nendest tähelepanekutest arenes pikkamööda välja maakasutusviis, mida me tunneme alepõllundusena. Levinud oli see küll peamiselt põhjamaades, eriti Soomes, kus alepõllundust on praktiseeritud ligikaudu 4 miljonil metsamaa hektaril (Loven, Äänismaa, 2006), kuid on olnud kasutusel ka Venemaal, Eestis ja mujal.Sellele viitavad vastavad sõnad kõnealuse piirkonna maade keeltes. Soomes oli alepõllundus levinud maaviljelusviis kuni 19. sajandi alguseni, mõnel pool praktiseeriti seda vähesel määral veel 20. sajandi alul.

Aletamisel raiutakse kasvav mets, lastakse
raiutud puud kuivada ning siis põletatakse.
Eesmärk on saada võimalikult palju tuhka. Kuigi põlevast orgaanilisest ainest lämmastik küll lendub atmosfääri, intensiivistub aletamisel, nagu ka kulupõletamisel, lämmastiku mineraliseerumine, mistõttu põlengu tagajärjel suureneb taimede omastatava lämmastiku
hulk mullas. Aletatud ala mulla pH ja olulisemate taimetoitainete nagu üldlämmastiku, kaltsiumi, kaaliumi, fosfori, aga ka boorisisaldus on märgatavalt suurem kui vanas metsas (Loven,
Äänismaa, 2006).

Tuhk mõjutab mulla reaktsiooni neutraalsuse suunas
Väetamiskatsed tuhaga on enamasti näidanud,
et väetamise tagajärjel muutub mulla reaktsioon neutraalsuse suunas.

Turvasmuldadel ilmneb tuha mõju mulla pH suurenemisele varsti pärast väetamist (Hytönen, 1998) ja kestab kauem. Soome soode väetamiskatsete puhul oli 30 aastat pärast puutuhaga väetamist mulla ülemise kihi pH kahe ühiku võrra kõrgem kui väetamata aladel (Silferberg, Hotanen, 1989). Turbatuhaga väetamisel suurenes turvasmulla pH oluliselt just suuremate tuhakoguste korral: doos 640 t/ha muutis mulla praktiliselt neutraalseks (pH=7,4) (Hytönen, 1998). Mineraalmuldade puhul täheldatakse üldiselt mulla pH tõusu 1–1,5 ühiku võrra, kuid üldist reeglipärasust ei esine. Suurem on tõus tavaliselt mulla ülemises, huumushorisondis ja suuremate tuhadooside korral. Mineraalhorisontides on muutused väiksemad. Sarnased tulemused saadi ka Eesti Maaülikooli metsanduse ja maaehituse instituudi ökofüsioloogia osakonna 20-aastases männinoorendikus tehtud tuhakatsetel (Pärn, 2004; tabel 1-vt trükiväljaandest!). Mulla neutraliseerumise määr oleneb ilmselt kasutatud tuha ja mulla omadustest. Soomes tehtud tuhakatsel (Saarsalmi, Mälkönen, 2001), milles Calluna-, Vaccinium- ja Myrtillus-tüübi noori kuuse- ja männikultuure väetati puutuha kogusega 3 t/ha, selgus, et mulla huumushorisondi pH tõusis oluliselt (1,1–1,5 ühiku võrra), kuid kõige enam madalaima esialgse pH väärtusega Calluna-tüübi proovialal. Uuringud on näidanud, et mulla mineraalhorisontide puhul kulub teatud aeg enne puutuha neutraliseeriva mõju algust. Ka antud katse puhul mineraalhorisontide pH siiski oluliselt ei suurenenud. Rootsis tehtud katsed (Eriksson, Nilsson, 1998) näitasid, et võrreldes granuleeritud puutuha ja puu- ning turbatuha seguga omas suurimat mõju lahtine puutuhk. Nagu soomuldadel, kestab ka mineraalmuldade puhul puutuha neutraliseeriv mõju pikka aega: eelpool tsiteeritud Soome katse muldadel täheldati 16 aastat pärast tuhaga väetamist 0,6–1,0 ühiku võrra suuremaid huumushorisondi pH väärtusi võrreldes nende katse-eelsete väärtustega. Mõnevõrra oli suurenenud ka huumushorisondi all asuva mineraalmulla vastav näitaja. Mõnedel juhtudel on märgatud pH teatavat vähenemist vahetult pärast tuha lisamist ning selle suurenemist umbes aasta möödudes.

Suureneb peamiste taimetoitainete kontsentratsioon
Tuha suure mineraalainete sisalduse tõttu suurenevad mullas peamiste taimetoitainete kaltsiumi, magneesiumi ja kaaliumi kontsentratsioonid (Eriksson, Nilsson, 1998; Saarsalmi, Mälkönen, 2001; Saarsalmi, Derome, 2005). Mineraalmuldade puhul ilmneb kontsentratsiooni suurenemine selgemini ja kiiremini huumushorisondis. Siiski on mõnede elementide, näiteks kaaliumi ja magneesiumi puhul nende sisalduse suurenemist huumushorisondis täheldatud alles mitme aasta pärast (Saarsalmi, Mälkönen, 2001). Mullaprofiili mineraalhorisontidesse jõuavad tuhaga manustatud taimetoitained hiljem ning nende kontsentratsioonide suurenemine on tuntav suurema tuhakoguse kasutamise korral (Sarsalmi, Derome, 2005). Tuha, eriti puutuha fosforisisaldus on suhteliselt kõrge. Seega võiks oodata selle kontsentratsiooni olulist suurenemist mullas. Uurimistulemused näitavad siiski, et tuhaga väetamine mineraalmuldade fosforisisaldust oluliselt ei suurenda või toimub see ainult suurema tuhakoguse kasutamise korral ning tuntavalt ainult mulla ülemises kihis (Saarsalmi, Derome, 2005). Tuha lämmastikusisaldus on väike, sest lämmastikuühendid lenduvad põlemisel. Seetõttu tuhaga väetamisel mulla lämmastikusisalduse suurenemist üldiselt ei ole täheldatud. Mõningatel juhtudel on leitud, et mulla lämmastikusisaldus on pärast väetamist hoopis vähenenud. Põhjuseks võib olla taimede suurenenud lämmastikutarbimine väetamise tagajärjel hoogustunud kasvu tõttu, lämmastiku sidumine suurenenud mikroobsesse biomassi ning lämmastikuühendite (ammoniaagi) lendumine atmosfääri metsakõdu lagunemisel.
Soomuldade (v.a. rabamuldade) lämmastikuvarud on üldiselt märkimisväärsed. Soomuldades on lämmastik peamiselt orgaaniliste ühendite koosseisus, seega enamasti taimedele mitteomastataval kujul. Tuha väetav mõju soodustab taimede kasvu. Selle käigus seotakse omastatav lämmastik taimedesse. Seega oleks oodata tuhaga väetamisel sarnaselt mineraalmuldadega ka soomuldade lämmastikusisalduse vähenemist. Siiski uuringute tulemusena nii puu- kui ka turbatuhaga väetamisel seda ei tuvastatud (Silferberg, Huikari, 1985; Silferberg, Hotanen, 1989; Hytönen, 1998). Põhjuseks on ilmselt turbas leiduva orgaanilise lämmastiku mineraliseerumise intensiivistumine. See tuleneb omakorda mikroorganismide elutegevuse aktiviseerumisest tuhast põhjustatud mulla happesuse vähenemisel (Zimmerman, Frey, 2002; Perkiomäki, Fritze, 2002; Weber, Karsisto, 1985).
Tuhad sisaldavad ka mikroelemente, mõnd neist (mangaan, vask, raud, tsink) suhteliselt suures koguses. Tuha manustamisega mulda kaasneb nende elementide kontsentratsiooni suurenemine mullas, eriti huumushorisondis ja enamvähem proportsionaalselt kasutatud tuha kogusega (Saarsalmi, Derome, 2005). Statistiliselt olulised muutused esinevad siiski suuremate tuhakoguste (2,5–5,0 t/ ha) kasutamise korral. Soo turvasmuldade väetamisel puutuhaga suurenesid mangaani, raua, tsingi vase ja boori kontsentratsioon 10 cm sügavusel vähe, kuigi väetamisest oli möödunud üle viiekümne aasta (Moilanen, Silferberg, 2002).

Puude juurdekasvu tuhk oluliselt ei suurenda
Mitmesugustes mullatingimustes läbi viidud väetamiseksperimendid on andnud puude juurdekasvu osas erinevaid, nii positiivseid kui ka negatiivseid tulemusi. Eriti häid tulemusi on saadud soode väetamisel. Näitena olgu siinkohal ülalmainitud Soome soode väetamiskatsete tulemused (Silferberg, Hotanen, 1989). Nimetatud katsealasid väetati 1947. aastal puutuha kogustega 8 t/ha ja 16 t/ha. Katsealal kasvava puistu tagavara väetamisaastal ehk 1946. aastal oli 4 tm/ha. 1987. aastal, 41 aastat pärast väetamist, oli puistute tagavara vastavalt 304 tm/ ha ja 387 tm/ha, väetamata kontrollalal ainult 8 tm/ha. Keskmine aastane juurdekasv oli seega 7,3 tm/ha ja 9,4 tm/ ha aastas, kontrollalal 0,2 tm/ha aastas. Parimatel aastatel ületas juurdekasv tuhakogusega 16 t/ha väetatud alal isegi 15 tm/ha aastas. Samadel proovialadel 1994. aastal tehtud kordusmõõtmised andsid keskmiseks aastaseks juurdekasvuks veelgi paremad tulemused: 7,5 tm/ ha ja 9,8 tm/ha aastas (Moilanen, Silferberg, 2002). Autorid näevad niisuguse juurdekasvu peamise põhjusena mineraalsete taimetoitainete sisalduse olulist suurenemist mullas, samuti ka mulla lämmastikusisalduse suurenemist mullas mikroorganismide elutegevuse aktiviseerumise tulemusena.
Mineraalmuldade puhul ei ole tuhaga väetamisel olulist juurdekasvu suurenemist üldiselt saavutatud ning tulemused on olnud ka tihti vasturääkivad (Moilanen, Issakainen, 2000; Jacobsson, 2003; Saarsalmi, Derome. 2005). Eesti Maaülikooli metsanduse ja maaehituse instituudi ökofüsioloogia osakonna 20-aastases kanarbiku kasvukohatüübi männikus tehtud tuhakatsetel saadud tulemused on näidanud, et puude rinnasdiameeter ja kõrgus on eksperimendi jooksul suurenenud kõige enam tuhakogusega 2,5 t/ha väetatud variandis (Joonised 1,2,3). Tuhakogusega 5,0 t/ha väetatud katsevariandi puude jämeduskasvu suurenemine on olnud aeglasem kui väetamata kontrollvariandi puudel ja kõrguskasvu suurenemine on olnud enamvähem võrdne.
Mineraalmuldadel on teatavasti puude kasvu limiteerivaks teguriks lämmastikuvaru mullas. Kuni lämmastik jääb kasvu limiteerivaks taimetoitaineks, ei mõjuta teiste väetiste lisamine puude kasvu oluliselt. Kuna puutuhk sisaldab lämmastikku vähe, on selle väetav mõju mineraalmuldadel ootuspäraselt väike. Kombineeritud väetamiskatsetes Soome nõmme- ja palumännikutes ja -kuusikutes, kus väetati lämmastikuga ning lämmastiku ja puutuha seguga (120–150 kg N/ha ja 3 t tuhka/ha), ei saadud tulemusi, mis oleks viidanud puutuha positiivsele mõjule puude kasvule (Saarsalmi, Mälkönen, 2004). Teises samasuguses katses (180 kg N/ha ja 4,5 t tuhka/ha) ilmnes puutuha positiivne mõju puude kasvule alles 10 aasta pärast, s.t. siis, kui lämmastik ei limiteerinud enam puude kasvu (Moilanen, Issakainen, 2000). Üldiselt on kujunenud arusaam, et mineraalmuldadel ei ole puutuhaga väetamise eesmärk saavutada kiiresti puude juurdekasvu paranemist, vaid pigem tuleb puutuhka käsitleda kui arvestatavat taimetoitainete allikat mullas, millest toitained vabanevad pika aja jooksul (Jacobson, 2003).

Probleem on raskmetallid, eriti kaadmium
Tuha väetisena kasutamise kõrvalmõjud seisnevad peamiselt tuhas sisalduvate toksiliste ainete sattumises aineringesse ning lõpuks ladestumises elusorganismide, s.h. inimeste kudedesse. Puidu põletamisel kontsentreeruvad tuhka puidus leiduvad raskmetallid ja radioaktiivsed osised ning polüaromaatsed süsivesikud (PAH).
Paljud raskmetalid, näiteks mangaan, raud, boor, vask, nikkel, tsink, on taimedele vajalikud toitained, kuid taimed kasutavad neid oma elutegevuseks ja kasvamiseks väga väikeses koguses. Nimetatud elementide kõrge kontsentratsioon mullas muudab need ained aga taimedele toksiliseks. Samuti satuvad tuhaga mulda inimese tervisele ohtlikud elemendid nagu arseen, kaadmium, elavhõbe ja plii. Mulda sattuvate raskmetallide hulk sõltub oluliselt kasutatava tuha omadustest ja kogusest. Ameerika Ühendriikides tehtud uuringud on näidanud, et tuhakoguste kuni 10 t/ha kasutamise korral jääb raskmetallide kontsentratsioon mullas kuni kaks korda madalamaks USA Keskkonnakaitse agentuuri lubatud piirmääradest (Vance, 1996).
Puutuhas sisalduvate raskmetallide seas peetakse aine suure toksilisuse ja liikuvuse tõttu kõige ohtlikumaks kaadmiumi. Kaadmium liigub kiiresti põhjavette ja sealt edasi toiduahelasse. Kaadmiumisisaldus kaldub suurenema puutuha peenemates fraktsioonides, seega kontsentreerub peamiselt lendtuhas. Koldetuhas on selle sisaldus leitud olevat nullilähedane. Moodsate küttesüsteemide kasutamisel tekib suurem osa tuhast just lendtuhana. Seda tuhaliiki kasutataksegi peamiselt metsade väetamisel Skandinaaviamaades. Käesolevaks ajaks ei ole veel piisavalt andmeid kaadmiumi (samuti ka teiste raskmetallide) liikumise teede ja metsaökosüsteemidele mõju kohta, andmaks soovitusi kasutatava tuha piirnormi kohta. Tuha kaadmiumisisaldus varieerub piirides 1–30 mg tuha kilogrammi kohta. Rootsis on niisuguse Cd kontsentratsiooniga tuhka lubatud metsade väetamiseks kasutada, Taanis on lubatud samal otstarbel kasutada poole väiksema (15 mg/kg) Cd kontsentratsiooniga tuhka. Ülalpool mainitud Eesti tuhakatsetes kasutati koldetuhka, mille Cd kontsentratsioon oli alla 1 mg/kg. Mullas jäi selle kontsentratsioon määramispiirist alla. Rootsis on siiski täheldatud radioaktiivsete osiste depositsiooni suurenemist metsaökosüsteemides Tshernobõli tuumakatastroofi tagajärjel. Seetõttu on suurenenud ka puutuha radioaktiivsus. Rootsis on isegi seatud radioaktiivsuse piirnorm metsade väetamiseks kasutatavale puutuhale. Radioaktiivsete ainete liikumine metsaökosüsteemis ei ole veel selge. Rootsis tehtud uuringud andsid selles osas vastandlikke tulemusi. Ühe testi puhul ei muutnud radioaktiivse tseesiumiga saastatud puutuha (3 t/ ha) lisamine mulla radioaktiivsuse taset ning ühe prooviala mullas see isegi vähenes (Högbom, Nohrstedt, 2001), teise puhul (Ravila, Holm, 1996) täheldati aga osa radioaktiivse tseesiumi leostumist mulda ning mulla kaudu puudesse 5 aasta jooksul pärast tuha külvi. Seniste teadmiste põhjal ei ole alust väita, et tuhaga väetamisest põhjustatud metsamuldade radioaktiivsus oleks suurem kui looduslik foon või depositsioon atmosfäärist. Pealegi seob tuhas sisalduv kaalium tseesiumi, nii et aja jooksul peaks tuhast mulda sattunud radioaktiivsus vähenema. Muidugi ei soovitata väetamiseks kasutada tuhka, mis on saadud radioaktiivsete saasteallikate lähedusest või geoloogiliselt kõrge radioaktiivsusfooniga aladelt varutud puidu põletamisel.

Metsa rohttaimede katvus suureneb, bakterite populatsioon kasvab
Tuha mõju puistute alustaimestikule on mitmekesine ja sõltub puistu vanusest ja arenguklassist, kasvukoha viljakusest ning kasutatava tuha doosist ja vormist. Arvukate sellealaste tööde tulemuste kokkuvõttena võib üldistada, et metsa rohttaimede katvus suureneb. Mõnes töös on täheldatud puhmastaimede osas katvuse suurenemist, teistes töödes samade liikide katvuse vähenemist. Samasugune olukord esineb ka pohla ja mustika marjasaakide suuruse osas. Sammalde ja samblike puhul võib esineda kõrvetuskahjustusi ning nende katvuse vähenemist, kuid neid nähtusi pole ilmnenud kõikides uuringutes. Mineraalmuldadel kasvavate metsade alustaimestikus on ülalnimetatud muutused suhteliselt väikesed ning piirduvad ainult liikide arvukuse muutustega. Olulisi muudatusi vegetatsiooni liigilises koosseisus ei ole toimunud. Soodes on muutused drastilisemad. Tuha pikaajalise mõju tulemusena on suurenenud rohundite ja kõrreliste katvus ja nitrofiilsete taimede, näiteks ahtalehise põdrakanepi sissetung kooslustesse ning turbasamblad asenduvad metsasammaldega.
Vähe on teaduslikke andmeid tuha mõjust mulla faunale. H. Lundkvist (1998) leidis, et Rootsi okaspuumetsades mulla mesofaunasse kuuluva kõdulagundaja Cognettia sphagnetorum´i arvukus oluliselt ei vähenenud puutuhaga väetamisel (3,2 t/ha), võrrelduna väetamata kontrollalaga. Suurema doosi (8 t/ha) kasutamisel oli märgata nende ümberasumist ülemisest 0–1 cm tüsedusest kihist allapoole. Vihmausside populatsioon isegi suurenes mõnevõrra. Lõpptulemusena järeldati, et puutuha kogused, mis on soovitatud raiejäätmete koristamisest tingitud metsamuldade taimetoitainete varude kao taastamiseks, ei põhjusta mulla faunale olulist kahju.
Palju rohkem on uuritud tuha mõju mulla mikroorganismidele. Üldise seisukohana arvatakse, et mulla pH tõus on peamine tegur, mis põhjustab bakterite populatsiooni tunduvat suurenemist ning metsakõdu lagunemise intensiivistumist selle tagajärjel (Fritze, Smolander, 1994; Zimmermann, Frey, 2002). Ka ei vähenenud puitu lagundavate seente maa-aluse osa biomass võrreldes kontrollalaga isegi tuhadoosi 5 t/ha korral.
Vaatamata tuha mõningal määral negatiivsele ülalkirjeldatud keskkonnamõjule on metsade väetamine puutuhaga kujunenud metsamajanduslikuks võtteks, mille kasutamine kaasajal üha laieneb. Soomes näiteks väetatakse tuhaga aastas 1400 ha tööstus- ja riigimetsi ning 300 ha erametsi (Makkonen, 2008). Eestis on tuha kasutamisega seonduv piirdunud katsetöödega, kuid saadud esialgsed tulemused näitavad, et on täiesti võimalik ja põhjendatud energiatootmisel tekkinud tuhka taaskasutada kasvõi näiteks jääksoode metsastamisel energiametsade rajamisel.

Kirjandus
• Eriksson, H. M., Nilsson, T., Nordin, A. 1998. Early effects of lime and hardened and non-hardened ashes on pH and electrical conductivity of the forest floor, and relations to some ash and lime qualities. – Scandinavian Journal of Forest Research, Suppl. 2. 56–66.
• Fritze, H., Smolander, A., Levula, T., Kitunen, V., Mälkönen, E. 1994. Wood-ash fertilization and fire treatments in a Scots pine forest stand: Effects on the organic layer, microbial biomass, and microbial activity. – Biology and Fertility of Soils 17, 57–63.
• Högbom, L., Nohrstedt, H.-Ö. 2001. 137Cs in different conifer forest compartments following wood-ash addition. – In: Högblom, L., Nohrstedt, H.-Ö. (Comp.). Environmental consequences of recycling wood-ash to forests. Extended abstracts from the SNS Workshop at Grimsö, Sweden, 22–25 May 2000. SkogForsk Report No. 2, 2001, 17–18.
• Hytönen, J. 1998. Effect of peat ash fertilization on the nutrient status and biomass production of short-rotation willow on cut-away peatland area. – Biomass and Bioenergy, 15(1), 83–92.
• Jacobson, S. 2003. Addition of stabilized wood ashes to Swedish coniferous stands on mineral soils – effects on stem growth and needle nutrient concentrations. – Silva Fennica 37, 437–450.
• Lovén, L., Äänismaa, P. 2006. Kolin kaskiopas. 74 lk.
• Lukkala, O. J. 1951. Kokemuksia Jaakkoinsuonkoeojitusalueelta. Communicationes Instituti Forestalis Fenniae 39(6). 1–53.
• Lundkvist, H. 1998. Wood ash effects on enchytraeid and earthworm abundance and enchytraeid cadmium content. – Scandinavian Journal of Forest Research, Supplement No. 2. 86–95.
• Makkonen, T.(toim.). 2008. Tuhkalannoitus. Metsätalouden kehittämiskeskus Tapio. 31 lk.
• Moilanen, M., Issakainen, J. 2000. Tuhkalannoituksen metsävaikutukset (Effects of wood ash on forests). – Metsätehon raportti 93. 18 pp.
• Moilanen, M., Silferberg, K., Hokkanen, T. J. 2002. Effects of wood-ash on the growth, vegetation and substrate quality of a drained mire: a case study. – Forest Ecology and Management 171. 321–338.
• Perkioäki, J., Fritze, H. 2002. Short and long-term effects of wood ash on the boreal forest humus microbial communuty. – Soil Biology and Biochemistry, 34. 1343–1353.
• Pärn, H. 2004. The effect of wood ash application on litter decomposition in a Scots pine stand. – Metsanduslikud Uurimused, 41. 35–41.
• Ravila A., Holm E. 1996. Assessment of the radiation field from radioactive elements in a wood-ash-treated coniferous forest in southwest Sweden. – Journal of Environmental Radioactivity 32, 135-156.
• Saarsalmi, A., Derome, J., Levula, T. 2005. Effect of wood ash on stand growth, soil, water, and needle chemistry, and berry yields of lingonberry (Vaccinium vitis-idaea L.) in a Scots pine stand in Finland. – Metsanduslikud Uurimused 42. 13–33.
• Saarsalmi, A., Mälkönen, E., Piirainen, S. 2001. Effects of wood ash fertilization on forest soil chemical properties. – Silva Fennica 35. 355–368.
• Saarsalmi, A., Mälkönen, E., Kukkola, M. 2004. Effect of wood ash fertilization on soil chemical properties and stand nutrient status and growth of some coniferous stands in Finland. – Scandinavian Journal of Forest Research 19(3). 217–233.
• Silferberg, K., Hotanen, J.-P. 1989. Puuntuhkan pitkäaikaisvaikutukset ojitetulla mesotrofisella kalvakkanevalla Pohjois-Pohjanmaalla – Folia Forestalia, 742, 1–23.
• Silferberg, K., Huikari, O. 1985. Tuhkalannoitus metsäojittetuilla turvemailla. Folia Forestalia 633. 25 pp.
• Thurman-Moe, P. 1956. Eldre og nyere skogskultur – og gjödslingsförsök på Åsmyra. Norsk Skogbruk 8–9. 309–316.
• Vance, E,. D. 1996. Land application of wood-fired and combination ashes: an overview. – Journal of Environmental Quality 25. 937–944.
• Weber, A., Karsisto, M., Leppänen, R., Sundman, V., Skujins, J. 1985. Microbial activities in a histosol: Effects of wood ash and NPK fertilizer. – Soil Biology and Biochemistry 17, 291–296.
• Zimmermann, S., Frey, B. 2002. Soil respiration and microbial properties in an acid forest soil: effects of wood ash. – Soil Biology and Biochemistry 34, 1727–1737.