Peltojen vesistövaikutuksien vähentämiseen tarvitaan useita menetelmiä
14.1.2020 Blogi: Laura Höijer & Eija Hagelberg BSAG
Sekä ruuantuotannon että ympäristön kannalta on välttämätöntä saada ravinteet ja vesi pidettyä pellossa viljelykasvien käytössä. Erityisesti kasvukauden ulkopuolella veden mukana ravinteita ja kiintoainesta kuitenkin huuhtoutuu vesistöihin sekä pintavaluntana että salaojien kautta. Kuinka paljon kummastakin, riippuu paikallisista olosuhteista kuten sääolosuhteista, maan kaltevuudesta, pellon rakenteesta ja salaojien kunnosta. Kaiken A ja O on hyvässä kasvukunnossa oleva peltomaa. Se on ravinteiden hallinnan kannalta merkittävämpi tekijä kuin suojavyöhykkeet, kosteikot ja muut tuotantoalan ulkopuoliset toimenpiteet, jotka nekin ovat oikein kohdistettuna hyödyllisiä. Hyvä pelto toimii kuin pesusieni: se voi varastoida itsensä täyteen vettä ja luovuttaa sitä kasveille kuivaan aikaan. Vettä varastoiva pelto pienentää tulva- ja ravinnekuormitushuippuja. Vesitalous onkin keskeisessä roolissa ravinteiden hallinnassa.
Tarvetta ravinteiden hallintaan on edelleen, vaikka esimerkiksi lannoitusmäärät ovat EU-jäsenyyden aikana pudonneet murto-osaan 1970-luvun huippulukemista. Elokuussa julkistettiin raportti pintavesien ekologisen tilan luokittelusta (SYKE 2019), jonka mukaan rehevöityminen on edelleen ongelma erityisesti rannikkovesissä ja pienissä järvissä. Virtavesien haasteena on liettyminen. Hyvääkin kehitystä on havaittavissa. Arvioinnin kriteereissä ovat mukana kokonaisravinteet, ja lisäksi muita indikaattoreita, kuten näkösyvyys, pH, pohjaeläinten ja kasviplanktonin määrä. Pintavesiemme hyvän tilan saavuttamiseksi työtä pitää tehdä kokonaisvaltaisesti kaikki indikaattorit huomioiden.
Kartta: 27.8.2019 julkaistu Suomen pintavesien ekologisen tilan luokitus. Lähde: Suomen ympäristökeskus (SYKE) 2019: https://www.ymparisto.fi/pintavesientila
Ilmastonmuutos uhkaa Itämerta ja ruuantuotantoa
Ilmastonmuutoksen ennustetaan olevan suurin Itämerta koskettava uhka jo lähitulevaisuudessa. Ilmastonmuutoksella on monia vaikutuksia herkkään ja jo kovia kokeneeseen meriekosysteemiin. Rehevöityminen lisääntyy, tapahtuu lajistomuutoksia ja siten ekosysteemi kokonaisuudessaan muuttuu.
Ilmastonmuutos koettelee myös suomalaista ruuantuotantoa äärevine sääolosuhteineen ja kasvattaa ravinnepäästöjä lisääntyneiden talvisateiden takia. Ravinnepäästöt ja eroosio ovat haitta viljelijällekin, sillä arvokkaista ravinteista ja maaperästä kannattaa pitää kiinni. Kestävä maaperän hoito, johon hiiltä maaperään varastoiva hiiliviljely perustuu, on samanaikaisesti ilmastonmuutosta hillitsevä toimenpide ja keino sopeutua ilmastonmuutoksen vaikutuksiin maanviljelyssä. Samoilla maaperän rakennetta parantavilla toimenpiteillä pidätetään ravinteita ja vettä pellolla viljelykasvien käytössä. Peltolohkokohtaiset toimenpiteet on valittava ammattitaidolla paikalliset olosuhteet tuntien (Mattila ja Rajala 2019). Vaikeita yhtälöitä ja yksityiskohtia ratkaistaan onneksi jo nyt tutkijoiden, viljelijöiden ja muiden asiantuntijoiden yhteistyöllä Carbon Action alustalla. Kokeiluista, onnistumisista ja epäonnistumisista opitaan ja hyödytään laajasti hiilen varastoinnin, satovarmuuden ja vesiensuojelun eduksi.
Ympäristöministeriön ja maa- ja metsätalousministeriön kansliapäällikötkin toteavat tämän saman asian yhteisessä kirjoituksessaan (TS 30.12.2019): viljelijät työskentelevät monimutkaisen maaperäjärjestelmän kanssa. Jokainen pelto on omanlaisensa, säätila vaihtelee, ilmasto muuttuu. Tarvitaan syvällistä ymmärrystä kunkin pellon olosuhteista, ominaisuuksista ja viljelyhistoriasta, jotta parhaat toimet maaperän parantamiseksi löytyvät.
Ilmastonmuutoksen vaikutus pellon kasvukuntoon ja vesistökuormitukseen kiteytyy tässä joulukuussa 2015 Etelä-Suomessa otetussa kuvassa. Kuva Jarmo Markkanen.
Kasvipeitteisyys ja peltomaan hyvä mururakenne vähentävät tehokkaasti kiintoaineksen ja ravinteiden pintavaluntaa pellolta. Maaperän hyvä rakenne edistää myös ylimääräisen veden kulkeutumista pellon pinnalta syvempiin maakerroksiin. Kasvusto sitoo maasta ravinteita, mikä omalta osaltaan vähentää ravinteiden huuhtoutumista (mm. Paasonen-Kivekäs ym. 2016). Maan kasvukunnon kehittäminen on vaativaa ja pitkäjänteistä – mutta myös motivoivaa ja mielekästä. Kun ongelmat saadaan tunnistettua ja korjattua, peltojen tuottavuus paranee ja viljely helpottuu.
KiertoVesi-hanke kartoitti fosforin huuhtoutumisen prosesseja suomalaisilla pelloilla.
Peltojen vesistövaikutuksia tutkittiin laajasti Maatilatalouden kehittämisrahaston (MAKERA) rahoittamassa ja SYKEn sekä Luonnonvarakeskuksen (Luke) yhteisessä KiertoVesi-hankkeessa.
Tässä alla muutamia poimintoja KiertoVesi-hankkeen ansiokkaasta loppuraportista, keskittyen etenkin fosforin (P) huuhtoutumiseen. Fosforia huuhtoutuu pelloilta sekä kiintoainekseen sitoutuneena partikkelimaisena fosforina että vesiliukoisessa muodossa. Kokonaisfosforin huuhtoutuminen pienenee eroosion vähentyessä, jos partikkelimaisen fosforin huuhtoutuminen vähenee enemmän kuin liukoisen fosforin huuhtoutuminen kasvaa.
Suomessa maatilat ovat verrattain hyvin sitoutuneet ympäristökorvausjärjestelmään ja maatalouden käytäntöjä on laajasti muutettu viime vuosikymmeninä. Muun muassa lannoitteiden käyttöä ja syyskyntöjä on vähennetty ja talviaikaista kasvipeitteisyyttä lisätty. Raportin arvioiden mukaan nämä toimet ovat pienentäneet merkittävästi peltoeroosiota ja fosforin huuhtoumia. Vuonna 2018 60 % pelloistamme oli talviaikana kasvipeitteisiä, mikä on edistysaskel aikaisempaan (MMM tiedote 8.10.2019). Tästä tosin osa on kevytmuokattua maata tai sänkipeltoja. Suuntauksen pitäisi jatkossa olla kohti aitoa vihreää kasvipeitettä yhä laajemmilla aloilla.
Tulevaisuuden suuri riski ovat kuitenkin leudontuvat ja sateiset talvet. Vastalääkkeenä tälle on mm. toimenpiteiden kohdentaminen kuormittavimmille peltolohkoille. KiertoVesi-raportissa todetaan, että liukoisen fosforin huuhtoutumisriski kasvaa pysyvän kasvipeitteisyyden laajentuessa. Raportti toteaa, että fosforin kerrostuneisuutta pellossa voidaan purkaa ajoittaisella kynnöllä, mutta että oleellisinta vesistökuormituksen kannalta on kuitenkin se, että pellon pinta ei olisi paljaana talvikaudella.
Liukoisen fosforin huuhtoumaa vähentää tehokkaasti asteittainen peltomaiden fosforipitoisuuden (P-luvun) alentaminen. P-lukuja alentaa fosforilannoituksen pienentäminen ja kasvien parempi fosforin käyttöaste. Raportissa todetaan, että pitkällä aikavälillä huuhtoutumisriski saadaan hallintaan pudottamalla korkeaksi kasvaneet helppoliukoisen fosforin määrät muokkauskerroksessa sellaiselle tasolle, jossa fosforilannoitteista saadaan satovastetta. Raportti korostaa, että samalla on kiinnitettävä huomiota myös pellon perusparannuksiin, kalkitukseen ja riittävään vesitalouden ja rakenteen hoitoon.
Tiivistymät ovat tyypillinen ongelma peltomaan rakenteessa. Ne hidastavat kasvien kasvua ja estävät veden, hiilen ja ravinteiden varastoitumista maaperään. Lisäksi tiivis maa on hapeton, eikä tarjoa hyvää elinympäristöä mikrobeille. Tiivistymien purkaminen olisi ensimmäisiä tehtäviä ravinteiden paremman käytön ja ravinnehuuhtoumien vähentämisen näkökulmasta.
Laajaa keinovalikoimaa tarvitaan
Erityistoimia tarvitaan, erityisesti savialueiden pelloilla, joilla on korkeat P-luvut. Käytettäessä kipsiä, kiintoaineksen ja partikkelifosforin lisäksi myös liukoisen fosforin huuhtoumia saadaan pienenemään. Raportin mukaan koko valtakunnan tasolla kipsin kokonaisvaikutukset jäävät kuitenkin hyvin pieniksi, koska kipsiä ei voida käyttää sisävesiin laskevilla valuma-alueilla, mikä tarkoittaa suurinta osaa Suomesta. Raportti toteaa, että kipsin ohella rakennekalkitus ja metsäteollisuuden kuitujen lisäys maahan ovat lupaavia menetelmiä maan eroosioherkkyyden vähentämiseksi. Näitä aineita on tutkittu kenttäkokeissa ja suuremman mittakaavan valuma-aluekokeet ovat käynnissä.
Tuloksia kannattaa seurata tarkkaan, sillä on jo tutkimusnäyttöä siitä, että maanparannuskuiduilla voidaan pidättää fosforia. Tuloksia on nyt jo koekentältä, että viljelijän pellolta, ja molemmissa tulokset maanparannuskuitujen vaikutuksista ovat olleet todella lupaavia (mm. MT 13.8.2018, KUITU-hanke, Valkama ym. 2020). Suomalaistutkimuksen mukaan erityisesti savimailla tarvitaan lisää eloperäistä ainetta maan rakenteen parantamiseksi, ja että melko pienelläkin eloperäisen aineen lisäyksellä on positiivisia vaikutuksia maan rakenteeseen (Soinne ym. 2016).
KiertoVesi-raportin mukaan on selvää, että valikoimaan tarvitaan useampia keinoja. Viljelijän on voitava valita omaan peltoonsa ja viljelykiertoonsa sopivia menetelmiä, jotta vesiensuojelua edistävien maanparannusaineiden käytöstä tulisi niin laaja-alaista, että niillä olisi todellisia vaikutuksia vesistöjen tilaan. Raportissa myös todetaan, että uudessa ympäristöohjelmassa tulisi jatkaa peltomaan eroosion torjuntaa, ja kohdentaa toimia ilmastonmuutos huomioiden. Ilmaston muuttuessa Suomen talvet todennäköisesti muuttuvat leudommiksi ja sateisemmiksi. Se vaikuttaa toimenpiteiden tehokkuuteen, varsinkin, kun suurin osa kuormituksesta muodostuu juuri kasvukauden ulkopuolella. Ilmaston muuttuessa tarvitaan todennäköisesti entistä enemmän toimenpiteitä, jotta pystymme edes ylläpitämään jo saavutetut vesistökuormituksen vähenemät. Tämä on huomattu myös tänä talvena. SYKEn mallit kertovat, että vuoden 2019 päästöt nousivat syksyn runsaiden sateiden myötä selvästi yli edellisen vuoden.
KiertoVesi-raportti nostaa vahvasti esille kokeellisen tutkimuksen tarpeen. Koekentillä ja tilatasolla tapahtuvaa kokeellista tutkimusta tulisi jatkaa maan rakenteeseen, hiilen sidontaan ja fosforihuuhtoumiin liittyen. Lisäksi eroosiontorjunnan sivuvaikutuksena tulevan liuenneen fosforin kuorman kasvua ja vesistövaikutuksia tulee seurata.
Carbon Action -yhteistyötä kokeiluista huippututkimukseen
Carbon Actionissa tavoitteena on edistää ja kokeilla regeneratiivisia, maan kasvukuntoa parantavia ja hiiltä varastoivia viljelymenetelmiä. Keinot voidaan jakaa hiilisyötteen lisäämiseen (kerääjäkasvit, satotasojen nosto, juuristojen kehitys, nurmien lisääminen viljelykiertoon) tai hiilen hajoamisen hidastamiseen (esim. muokkauksen keventäminen, pohjaveden pinnan hallinta). Tavoitteena on myös tasapainoinen kasvin ravitsemus, mikä johtaa myös peltojen P-luvun alenemiseen pitkäjänteisesti. Lannoituksen ja ravinnetasojen optimointi maassa vastaamaan kasvien tarvetta onkin aivan keskeistä.
Strategisen tutkimuksen neuvoston rahoittama MULTA-hanke laajentaa ja syventää Carbon Action alustalla tehtävää tutkimusta. Rahoitus on pisimmillään 6-vuotta ja mahdollistaa pitkäjänteistä tutkimusta mm. maan kasvukunnon vaikutuksia hiilen sidontaan ja vesistöpäästöihin. Ravinteiden huuhtoutumista tutkitaan jatkossa pitkäaikaisten koealojen ja intensiivikoealojen lisäksi myös osalla Carbon Action -pilottitiloja.
Carbon Action alustalla viljelijät, tutkijat ja neuvojat etsivät yhdessä keinoja tunnistaa ja parantaa maan kasvukuntoa, ja samalla tehostaa hiilen sidontaa ja ravinteiden käyttöä maatalousmailla. Tätä tehdään myös monissa muissa hankkeissa ja pienryhmissä, ja sen soisi edelleen yleistyvän. Tutkimushankkeisiin tulisikin jatkossa varata rahoitusta myös viljelijäyhteistyölle sekä tuloksista viestimiseen viljelijöille, neuvojille ja päättäjille. Vain siten saadaan tutkimustulokset käytäntöön ja paras hyöty viljelijöille ja ympäristölle.
Yhdessä eteenpäin, kokonaisvaltaisesti tarkastellen, ja parhaita menetelmiä käyttäen
Yhteenvetona voi todeta, että peltoviljelyn ravinnevirtojen hallinta on monista osatekijästä muodostuva kokonaisuus, jossa yhdellä kuormitusta vähentävällä tekijällä ei ole ratkaisevaa roolia. Samalla toimenpiteellä ja sen toteuttamiskustannuksilla, on mahdollista vähentää kuormitusta paljon tai vähän, riippuen pellon ominaisuuksista ja toimenpiteiden hienosäädöistä. Tähän tulokseen tultiin myös KiertoVesi- hankkeen loppuraportissa.
Parhaat tunnetut menetelmät tulee ottaa käyttöön niin tutkimuksessa kuin käytännön viljelyssä. Etenkin maaperän kasvukuntoon, liukoisen fosforin käyttäytymiseen, peltojen tiivistymiseen ja vedenpidätyskykyyn tarvitaan lisää tutkimusta. Käytännön toimenpiteiden eroavaisuudet ja toteutuksen hienosäätö tarvitsevat niin ikään lisää mittauksiin perustuvaa tutkimusta. Esimerkiksi aidon elävän vihreän kasvipeitteen merkitystä tulisi korostaa, koska nyt kasvipeitteisyydellä voidaan tarkoittaa kevytmuokkausta tai sänkipeltoa. Digitalisaation mukanaan tuomat täsmäviljelyn menetelmät tulee integroida kasvinviljelyyn, samalla kun peltoja kunnostetaan uudistavin eli regeneratiivisin menetelmin. Tarvitaan siis varsin kokonaisvaltaista, holistista ymmärrystä ja osaamista, eri tieteenalojen ja käytännön osaamisen yhdistämistä.
Tätä korostaa myös tuore kansainvälinen synteesitutkimus, joka tarkastelee maan kasvukunnon hoitoa ja liukoisen fosforin huuhtoutumisriskiä: riski liukoisen fosforin huuhtoutumiselle on, ja sen vuoksi tarvitaan kokonaisvaltaista tarkastelua ja parhaiden tunnettujen menetelmien käyttöä sekä kehittämistä (Duncan ym. 2019).
Toivomme uudesta Vesiensuojelun tehostamisohjelmasta löytyvän helpotusta tälle tarpeelliselle kehityssuunnalle sekä hyviä kohdennuksia seuraavaan CAP-suunnitelmaan, sen investointitukiin ja ympäristökorvausohjelmaan.
Laura Höijer, sisältöjohtaja, Baltic Sea Action Group
Eija Hagelberg, projektijohtaja, Baltic Sea Action Group
Carbon Action alusta: https://carbonaction.org/, alustalla toteutettava tiede: https://carbonaction.org/tiede/, Maaneuvo-hanke: https://carbonaction.org/maaneuvo-hanke/ & stn MULTA hanke: https://carbonaction.org/stn-multa/
Duncan, E. W., Osmond, D.L., Shober, A.L., Starr, L., Tomlinson, P., Kovar, J.L., Moorman, T.B.,
Peterson, H.M., Fiorellino, N.M. & Reid, K. 2019. Phosphorus and Soil Health Management
Practices. Agricultural & Environmental Letters, 25.7.2019
KUITU-hanke: Kompostoidun maanparannuskuidun vesistövaikutukset ja sen hyödyt peltoviljelylle https://www.luke.fi/kuitu/hanke/
MMM: tiedote 8.10.2019: Ravinteiden käyttö tehostunut ja peltomaiden eroosio vähentynyt maaseutuohjelman avulla: https://mmm.fi/artikkeli/-/asset_publisher/arviointi-ravinteiden-kaytto-tehostunut-ja-peltomaiden-eroosio-vahentynyt-maaseutuohjelman-avulla
Maaseudun Tulevaisuus 13.8.2018: Luke: Maanparannuskuitu vähentää valumia kipsiä tehokkaammin. https://www.maaseuduntulevaisuus.fi/maatalous/artikkeli-1.282456
Mattila, T.J. & Rajala, J. 2019. Voiko maan kasvukuntoa kehittää? kokemuksia 8 koelohkolta neljältä vuodelta. Helsingin yliopisto, Ruralia instituutti, Raportteja 200. https://helda.helsinki.fi/bitstream/handle/10138/309062/Raportteja200.pdf?sequence=1&isAllowed=y
OSMO -hanke: https://luomu.fi/tietopankki/osmo-osaamista-maan-kasvukunnon-hoitoon-2015-2018/
OSMO -hankkeen Pellot ja vedet kuntoon -materiaali: https://luomu.fi/tietopankki/pellot-ja-vedet-kuntoon-materiaalit/
Paasonen-Kivekäs, M., Peltonen, R., Vakkilainen, P., Äijö, H. 2016. Maan vesi- ja ravinnetalous. Ojitus, kastelu ja ympäristö. Salaojayhdistys ry, toinen täydennetty painos. Grano Oy, Helsinki, ISBN 978952-5345-34-6.
Puustinen, M., Tattari, S., Väisänen S., Virkajärvi, P., Räty, M., Järvenranta, K., Koskiaho, J., Röman, E., Sammalkorpi, I., Uusitalo, U., Lemola, R., Uusi-Kämppä, J., Lepistö, A., Hjerppe, T., Riihimäki, J., Ruuhijärvi, J.
Ravinteiden kierrätys alkutuotannossa ja sen vaikutukset vesien tilaan – KiertoVesi-hankkeen loppuraportti. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 22/2019. https://helda.helsinki.fi/handle/10138/304956
Soinne, H., Hyväluoma, J., Ketoja, E. & Turtola, E. 2016. Relative importance of organic carbon, landuse and moisture conditions for the aggregate stability of post-glacial clay soils. Soil and Tillage Research, vol 158, p. 1-9
Turun Sanomat 30.12.2019: Alio: Maan rakenne on tärkeä osa viljelyä ja ympäristönsuojelua. Hannele Pokka & Jaana Husu-Kallio. https://www.ts.fi/mielipiteet/aliot/4811722/Alio+Maan+rakenne+on+tarkea+osa+viljelya+ja+ymparistonsuojelua)
Valkama, P., Luodeslampi, P., Särkelä, A. & Oksanen, A. 2020: Rakennekalkki ja ravinnekuidut ravinnehuuhtoumien vähentäjinä – tuloksia valuma-alue- ja lohkotason mittauksista, MTP2020 abstraktikirja, s. 150 http://www.smts.fi/fi/node/241
YM ja SYKE 2019: Pintavesien ekologisen tilan arviointi https://www.syke.fi/fi-FI/Ajankohtaista/Tiedotteet/Suomen_vesien_tilaarvio_Jarvien_ja_jokie(51384)
