Spatial information in targeting climate measures for cultivated peat soils

Climate change, driven by human-induced greenhouse gas emissions, is already causing severe weather events and threatening global food and water security. Organic soils, especially peatlands, are major carbon stores, but their drainage for agriculture releases large amounts of CO₂ and N₂O. In drained peatlands, microbial decomposition of organic matter accelerates due to oxygen exposure, increasing greenhouse gas emissions. Re-wetting these soils restores anoxic conditions, reduces CO₂ and N₂O emissions, and enables peat formation, although it may increase CH₄ emissions. Nevertheless, total emissions from rewetted peatlands are significantly lower than from drained ones, making rewetting the most effective mitigation strategy. Agriculture plays a significant role in GHG emissions both in the EU and Finland, particularly through emissions from cultivated organic soils. In Finland, emissions from cultivated peat soils alone exceed those of the entire agriculture sector, highlighting their disproportionate climate impact despite covering a small share of farmland. While emissions from other sectors have declined, agricultural emissions especially from organic soils have remained stable or increased, underscoring the need for targeted mitigation in this sector. Geographic Information Systems (GIS) enable the integration and analysis of spatial data to identify priority areas for environmental measures, such as peatland restoration or sustainable land use. When developed into Decision Support Systems (DSS), GIS tools allow policymakers to target interventions more effectively by aligning actions with areas of highest environmental benefit and costefficiency. This spatially informed approach enhances the precision, transparency, and impact of policy decisions, making it a valuable asset for evidence based environmental governance especially when supported by high-quality national datasets. This dissertation aims to evaluate whether the current use of cultivated peatlands in Finland aligns with national climate targets and to assess the potential for rewetting these areas as a mitigation strategy using GIS based analyses. By exploring spatial targeting tools and geospatial data, the study supports more effective and precise policy actions for reducing greenhouse gas emissions from peat soils. Results show that Finland has a large technical potential for rewetting cultivated peat soils, far exceeding current national targets, but realizing this potential requires stronger policy action. Expanding rewetting efforts to include intensively cultivated areas is essential, as targets set in Restoration regulation will cover only a small portion of emissions. GIS-based tools, such as the depth-to-water index, offer promising methods for identifying suitable rewetting sites and improving the precision of climate measures. To maximize impact, investments in high-quality data, clear policy definitions, and user-friendly decision-support tools are crucial for guiding land use changes and achieving long-term emission reductions.

Ilmastonmuutos aiheuttaa vakavia sääilmiöitä ja uhkaa maailman ruokaturvaa. Erityisesti eloperäiset maalajit, kuten turvemaat, ovat merkittäviä hiilivarastoja, mutta niiden ojitus saa aikaan merkittävän määrän kasvihuonekaasupäästöjä. Ojitetuilla turvemailla hapelliset olosuhteet käynnistävät hajotusprosessin, jossa turpeeseen kertynyt orgaaninen aines pääsee mikrobitoiminnan kiihtyessä hajoamaan. Prosessin seurauksena syntyy päästöjä kaasumaisina yhdisteinä ilmaan ja ravinnekuormituksena vesistöön. Maataloudessa viljellyt turvepellot ovat tunnetusti merkittävä kasvihuonekaasupäästöjen lähde sekä EU:ssa että Suomessa. Suomessa pelkästään viljellyt turvemaat aiheuttavat enemmän päästöjä kuin koko muu maataloussektori yhteensä, vaikka ne kattavat vain pienen osan viljelyalasta. Muiden sektoreiden päästöjen laskiessa maatalouden erityisesti turvemailta muodostuvat päästöt ovat pysyneet ennallaan tai kasvaneet, mikä korostaa tarvetta turvepelloille kohdennettaville päästövähennystoimille. Vettämisen avulla voidaan turvepelloille palauttaa hapettomat olosuhteet, ja siten vähentää päästöjä ja mahdollistaa turpeen muodostuminen uudelleen. Paikkatietojärjestelmät (GIS) mahdollistavat ympäristötoimien, kuten turvemaiden ennallistamisen ja kestävän maankäytön, kohdentamisen. Paikkatietomenetelmistä voidaan kehittää päätöstukijärjestelmiä (Decision Support Systems; DSS). Päätöksentekoa tukevien menetelmien tavoitteena on lisätä tutkittuun tietoon perustuen resurssitehokkuutta. Tätä voi toteuttaa esimerkiksi kohdentamalla toimenpiteitä alueille, joilla saavutetaan suurimmat ympäristöhyödyt. Se myös tehostaa julkisin varoin kohdennettavien toimenpiteiden kustannustehokkuutta. Paikkatietoon perustuvat lähestymistavat parantavat politiikkatoimien tarkkuutta ja vaikuttavuutta, etenkin kun käytettävissä on laadukasta aineistoa. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli arvioida paikkatietoa hyödyntäen, vastaako viljeltyjen turvemaiden nykyinen käyttö Suomen asettamia maatalouden ilmastotavoitteita, sekä selvittää paikkatietoon perustuvien analyysien avulla turvepeltojen vettämismahdollisuuksia päästövähennyskeinona Suomessa. Tutkimuksen käytännöllisenä tavoitteena on paikkatietopohjaisia kohdentamismenetelmiä hyödyntämällä tukea tehokkaampaa ja tarkempaa ilmastopolitiikkaa. Tulokset osoittavat, että Suomessa on viljeltyjen turvemaiden vettämiseen huomattavatekninen potentiaali, joka jopa ylittää nykyiset kansalliset tavoitteet. Tämän potentiaalin hyödyntäminen edellyttää kuitenkin nykyistä vaikuttavampia poliittisia ohjauskeinoja. Tulosten valossa myös aktiivisessa käytössä olevia peltoja on välttämätöntä vettää, ja esimerkiksi ennallistamisasetukseen kirjatuilla vettämistavoitteilla saadaan katettua vain pieni osa päästövähennyksistä, joita asetettuihin tavoitteisiin pääsemiseksi tarvittaisiin. GIS-pohjaiset työkalut, esimerkiksi depth-to-water-indeksi, ovat lupaavia työkaluja vettämiseen sopivien alueiden tunnistamiseen, mutta tarkkuuden parantamiseksi tarvitaan laadukkaampaa tausta-aineistoa. Päästöjen vähentämiseksi ja hyötyjen maksimoimiseksi tarvitaan selkeitä poliittisia päätöksiä sekä päätöksentekoa tukevia ja ohjaavia menetelmiä.