Kesällä opittua - Päästötön pelto

Miten maan multavuus kehittyy suorakylvössä tai kynnössä. Entä karkaako ravinteita salaojituksen kautta? Näihin ajankohtaiskysymyksiin keräsimme tietoa kesän aikana.
Viljelymenetelmäkentällä tutkitaan sadonmuodostusta, tuotantokustannuksia, maan kuntoa ja ympäristövaikutuksia, tekniikkaa sekä viljelyn kokonaisuutta.

Olemme seuranneet Loimaan Viljelymenetelmäkokeen multavuuden kehitystä alusta alkaen. Seuranta tarkentui vuonna 2014, jolloin teimme ensimmäiset hehkutukseen perustuvat mittaukset. Kesän 2017 3-kerrosmittaukset kairattiin 90 sentin syvyyteen saakka. Tulosten tiivistelmä esitetään oheisessa taulukossa ja graafissa.

Hiiltä maahan

Uusimmat tulokset vahvistivat jo tehtyjä mittauksia. Multavuutta voidaan nostaa. Aiemmat mittaukset teimme erikseen muokkauskerroksen pinta- ja pohjaosista, (0–5 ja 5–10 cm). Nyt mittasimme kerralla koko muokkauskerroksen (0–30 cm), sekä 30–60 ja 60–90 sentin kerrokset. Mittauskerroksen paksuntamisesta huolimatta erot vahvistivat aiempia mittauksia. Orgaanista ainesta ja hiiltä (muuntokerroin 0,58) on todella saatu kartutettua peltoprofiiliin. Hehtaaria kohden laskettuna määrät ovat merkittäviä.

Karttuminen on tapahtunut 0– 30 sentin kerroksessa. Toistaiseksi emme ole kyenneet kartuttamaan hiiltä syvemmälle maahan. Tämä on ymmärrettävää, koska kasvivalikoimat ja osin muokkaustavat (erityisesti kyntö) eivät ole erityisesti suosineet juurten kasvua syvemmälle maaprofiiliin. Juurten merkitys on siis suuri, koska kestävää humusta (hiiliyhdisteitä) muodostuu vain juurten ja mikrobien yhteistyöllä. Pelkkä pintakarike lahoaa aina nopeasti, eikä hiilen karttuminen ole pysyvää.

Mielenkiintoinen bioruutu

Vuonna 2016 perustimme koealueen ensimmäiseen suorakylvöruutuun 6:n eri lajin ns. bio-ruudun. Tarkoituksena oli tutkia, voidaanko kasvivalikoimaa monipuolistamalla saada aikaan positiivista kehitystä maaperän hiilen ja elävyyden osalta. Tähänastiset tulokset osoittavat, että se on mahdollista.

Bioruudun viljely ei ole taloudellisesti tietenkään mahdollista, joten käytämme sitä eräänlaisena ”mittauspenkkinä” maaprofiilin kunnon tutkimisessa. Aiomme asteittain siirtyä senkin osalta myyntikasvien viljelyyn. Silloin tulevat erilaiset alus-, kumppani- ja kerääjäkasvien yhdistelmät. Biologisten elementtien (esim. karjanlanta) käyttöä selvitetään.

Ravinteet ja ympäristö

Viime aikoina on esitetty huolta pellolta karkaavista ravinteista, etenkin fosforista. Olemme tutkineet aihetta usein mittauksin ja havainneet, että ongelma ei ensinnäkään ole niin vakava kuin saattaisi luulla ja toisekseen asioita voidaan aina parantaa.

Mittasimme salaojien kautta purkautuvan veden fosfori- ja typpipitoisuutta. Koelohkoina olivat Loimaan Viljelymenetelmäkenttä, sekä kirjoittajan oma peltolohko. Molemmat lohkot olivat n. 20 metrin salaojavälillä ja ilman sorasilmiä. Kummatkin lohkot ovat viljelymielessä ongelmattomia, mitä tulee salaojituksen toimivuuteen.

Loimaan lohkolla tiivis aitosavinen pohjamaa on hitaasti vettä läpäisevää ja syksyn runsaansorttisten sateiden johdosta vettä on profiilissa paljon. Maa on liki saturoitunut pintaan saakka. Muokkaustapa yksin tai viljelymenetelmä eivät näytä vaikuttavan tilanteeseen, kaikissa menetelmissä vettä on maaprofiilissa paljon. Enemmänkin on kyse maaprofiilin kyvystä varastoida vettä ja sekundäärisesti myös salaojituksen toimivuudesta.

Pohjanmaan lohkon urpasavinen pohja on erittäin läpäisevää, eikä syksyn sateillakaan pellossa ole liikavettä ajatellen olosuhteita ruokamultakerroksessa. Oheisessa taulukossa nähdään, että huoli ravinteiden karkaamisesta on etenkin fosforin osalta ylimitoitettu.

Helposti liikkuvaa nitraattityppeä lähtee sen sijaan liikkeelle, jos maa on veden kyllästämää ja ”tie” näin ollen auki kohti jankkoa. Kannattaa muistaa, että maan runsain helppokäyttöinen typpivarasto on mikrobisto, etenkin bakteeristo. Jos sitä ei ole, karkaavat ravinteetkin helpommin. Vähämultaiset karkeat maalajit ovat tästä hyvänä esimerkkinä. Loimaan kentällä kynnön osalta mikrobiaktiivisuus on alhainen.

Pintavalumien riski

Riskiä sen sijaan muodostuu pintavalumista. Ensimmäiseksi on kyettävä eliminoimaan partikkelipäästöt. Käytännössä tämä tarkoittaa maanpinnan pitämistä suojattuna ja samalla hyvin sadevettä imevinä. Paras tapa on elävä kasvusto, mieluusti monivuotisena. Myös sänki antaa suojaa. Muokattua, talvea vasten paljaaksi jätettyä maata pitäisi välttää. KV nro 17/2017 artikkeli valottaa aihetta tarkemmin.

Jos maa kuitenkin joudutaan muokkaamaan talvea vasten, on riski huuhtoumista vähäisin tasaisilla peltoalueilla. Pienetkin painaumat ja kumpareet lisäävät huuhtoumariskiä. Maan pinnan muotoilu erikoiskalustolla puoltaa aina paikkaansa, kunhan se vain saadaan tehtyä sopivassa kohdin viljelykiertoa.

Liukoista fosforia muodostuu, jos maan huokosrakenne täyttyy vedestä, joka ylläpitää jatkuvaa huuhtoutumisprosessia. Maaneste uittaa ravinteita eteenpäin ja tilalle uuttuu lisää maapartikkelien pinnoilta. Tiivis, vedestä saturoitunut maa on huuhtoumariskin alainen. Kaksi reunaehtoa täytyy kuitenkin olla.

Maan täytyy olla saturoitunut vedestä, eli suomeksi sanottuna liian märkä. Hyvärakenteisessa maassa huutoutumisvaaraa ei käytännössä ole. Maan täytyy olla myös paljas, eli suojaava kasvi- tai sänkipeite puuttuu.

Eli hyvä uutinen on, että maata oikein hoitaen kykenemme eliminoimaan fosforipäästöt ja pitämään myös typpipäästöt (NO 3 ) minimissä.

Tietoa liukoisten ravinteiden terminologiasta

Viime kuukausien aikaan on eri medioissa puhuttu liukoisten ravinteiden käsitteestä. Tällä kohdin on oltava tarkkana, ettei synny väärinkäsityksiä.

Viljavuustutkimuksien ns ”liukoiset ravinteet”-termi tarkoittaa ravinteiden käyttökelpoisuutta kasvin kannalta. Muistamme (KV 16/2017, Valumat hallintaan) artikkelin, jossa kertasimme ”liukoisen fosforin ” käsitettä. Eli kasvin juurikarvan ympärillä pH on huomattavasti alhaisempi verrattuna peltomaan tyypilliseen happamuusarvoon. Jotta viljavuustutkimuksen arvot vastaisivat kasvin kannalta todellista tilannetta, uutetaan maanäytteet happamalla ammoniumasetaattiliuoksella, jolloin ravinteiden pitoisuudet saadaan vastaamaan tilannetta juurikasvan vieressä.

Ympäristömielessä tilanne on erilainen. Sadevesi ei kykene (onneksi!) liuottamaan ravinteita maasta. Näin ollen ravinteet eivät myöskään karkaa pellolta kuin häiriötilanteissa.

Häiriötilanteet korjattava

Edellä kuvattuja häiriötilanteita syntyy, jos maahan on annosteltu kohtuuttomasti ravinteita kerta-annoksena ilman, että maan biologia ja kasvien juuret ovat voineet niitä hyödyntää – suomeksi sanottuna kuluttaa omiin elintoimintoihinsa. On tärkeää huomata, että kasvin ravinteiden oton lisäksi myös maan mikrobit kuluttavat eli sitovat liukoisia ravinteita. Mikrobimassa on esimerkiksi typen suurin yksittäinen ”välivarasto” maassa. Näin ei tietenkään ole, jos omilla viljelytoimillamme olemme vähentäneet mikrobien määrää, eli maa biologista aktiivisuutta. Tätä aktiivisuutta mitataan esim. Solvitan hiilidioksiditestillä (ks myös  KV 16 artikkeli).

Alla olevasta ”fosforin liukoisuus” -taulukossa näemme, miten suuri ero liukoisuuden lukuarvossa on, kun verrataan viljavuustutkimuksen ja vesitutkimuksen antamia arvoja. Ero on jopa 50 kertainen!

Toinen häiriötilanne syntyy, jos maa on eri syistä päässyt tiivistymään. Tällöin maassa ei myöskään ole mikrobiologista aktiivisuutta, tai sitä on vakavasti häiritty. Lisäksi maahuokoset ovat saturoituneet eli täyttyneet vedestä, jolloin maahiukkasten pinnoilta uuttuu ravinteita ja ne pyrkivät edelleen kulkeutumaan eteenpäin.

Kolmanneksi ylläkerrottu tiiviin ja vedestä täyttyneen maan tilanne aiheuttaa myös ravinteiden liukoisuuden kasvua ns. pelkistymisreaktioiden kautta. Ja jälleen ravinteiden kulkeutumisen riski kasvaa.

Neljäntenä ongelmana on osin ylläolevista syistä ja lisäksi muokatusta, mutta paljaaksi jätetystä maasta karkaavat suorat ns. partikkelipäästöt. Jos kyse on rinnepellosta, on partikkelipäästöjen riski entistä suurempi. Suomeksi sanoen maasta karkaa selvää maa-ainesta, joka värittää laskuojien ja jokien vedet ruskeiksi.

Viittaan vielä tähän KV 16 ”Valumat hallintaan”-artikkelin sadevesisimulaattorin kuvaan, jossa näkyy miten paljon muokatusta peltoprofiilista saattaa karata ruskeaa – maa-ainesta sisältävää - vettä.

Tasamaalla ongelmat vähäisimpiä

Oli viljelytapa mikä hyvänsä, kannattaa muistaa se onnellinen tilanne, että tasaiselta maalta pintavalumien riski on aina vähäisin. Pellon pinnan muotoilu auttaa myös, sillä pienetkin epätasaisuudet pyrkivät keräämään kosteutta, joka aiheuttaa aina riskin. Vesi hakee reittinsä joko pintaa pitkin tai sora- tms silmistä salaojiin. Ja kun virtausnopeus kasvaa, lisääntyy myös riski että ravinteita liikkuu eteenpäin ei haluttuihin paikkoihin.

Kolmesta kerrokset otetut maanäytteet ja saman lohkon salaojavesistä otetut näytteet kertovat paljon Loimaan Viljelymenetelmäkentän tilanteesta.

Orgaanisen aineksen lisääntyminen  0– 30 sentin pintakerroksessa on nähtävissä erityisesti Bioruudun osalta. Erona samalta kentältä aiemmin otettuihin näytteisiin on se, että näytteenottosyvyys ulottuu aina 30 senttiin saakka. Näin ollen aivan pellon pintaosassa (0-5 cm) tapahtunut multavuuden nousu (suorakylvössä) ei enää näy tuloksessa pois lukien ns. Bioruutu, jossa on 2 viime vuoden aikana ollut vahva kerääjäkasvien seos, (ks KV 1/2018 artikkelin ”Maan kunto”-kuva, jossa näkyy Bioruudun vahva kasvu).

Kannattaa huomioida myös, että näytteet, jotka otettiin heinäkuun alussa, näyttävät miten paljon Bioruudussa on nitraattityppeä (NO3). Sitä muodostavat maan suotuisat prosessit, jossa osa kasveista on typpeä ilmasta kerääviä palkokasveja. Kun sama kerääjäkasvien seos oli paikalla jo toista vuotta (täydennettynä keväällä 2017), niin maan biologia oli huomattavan aktiivisessa vaiheessa.

Toinen mielenkiintoinen seikka näkyy tarkasteltaessa fosforilukuja (P, uutettu normaalilla viljavuustutkimuksen uutolla).  Fosforin määrä oli pintakerroksessa (0 – 30 cm) pienin Bio- ja suorakylvöruuduissa, sekä korkein kyntö- ja kultivointiruuduissa! Erot liittyvät sekä maan rakenteen eroihin, sekä maan biologisen aktiivisuuden eroihin. Jälleen huomataan, että puheet ravinteiden päästöistä ja viljelymenetelmien vaikutuksesta siihen, täytyy arvioida erityisen huolellisesti!

Viljelymenetelmä yksin tyyliin suorakylvö vastaan kyntö ei todellakaan ole se rajalinja. Tärkeintä on huomioida kokonaisuus, joka koostuu kaikista niistä seikoista, jotka vaikuttavat maan rakenteeseen ja biologiseen toimivuuteen.

Tarkastellaanpa vielä tätä graafia nitraatin osalta. Huomataan, että Bioruudun runsas nitraattipitoisuus on normalisoitunut tavanomaiseksi on 30–60 ja syvemmässä kerroksessa. Eli runsas kasvien juuristo ja biologisesti aktiivinen maa on samalla pidättänyt ravinteet, eivätkä ne ole karkaamassa yhtikäs mihinkään!

Mittasimme myös salaojituksesta valuvan veden pitoisuudet (normaali vesiuutto). Tulokset näkyvät oheisessa graafissa. Lukuarvot on laskettu siten, että ne vastaavat 2 kuukauden aikana laskuaukosta tullutta määrää – kg / ha. Kyseinen vesimäärä vastasi noin 50 millin sadantaa kyseisen salaojaston alueella. Siis olettaen, että ko. vesimäärää maa ei pidättäisi. Käytännössä Loimaan aitosavinen pohjamaan rakenne menee kostean syksyn olosuhteissa ns. tukkoon ja pohjaveden taso nousee huomattavan korkeaksi. Tämä on luonnollisesti ongelma, mutta samalla kyseisen aitosaven perusominaisuus. Se reagoi voimakkaasti kosteuden muutoksiin: Väliin halkeillen, väliin taas tiiviiksi paisuen.

Joka tapauksessa laskuaukosta ulos karkaavien ravinteiden (NO3 ja P) määrät ovat erittäin kohtuulliset. Kirjoittajan omalta pellolta (urpasavi) mitatut arvot olivat samalta aikajaksolta juurikin samalla tasolla. Johtopäätös onkin: Salaojien kautta karkaavat ravinnemäärät ovat erittäin kohtuullisia ainakin tilanteessa, jossa pellossa ei ole tuoreita sorasilmiä. Ne kun saattavat toimia myös ns. ”sadevesikaivoina”, joiden kautta saattaa karata yllättävän paljon ravinteita. Tämä olisikin seuraava isomman tutkimuksen paikka.

Samalla uskaltaudun epäilemään, että esimerkiksi päättyneen syksyn aikana mitatut erittäin korkeat ravinnepitoisuudet joissakin Etelä-Suomen joissa ovat seurausta muistakin päästölähteistä kuin vain pelloilta.

Jussi Knaapi

Kiinnostuitko aiheista?