Ratkaisuna hyvärakenteinen pelto - Liukoisen fosforin metsästys:

Peltojen ravinnepäästöt nousivat jälleen otsikoihin vuoden 2017 syyspuolella. Erityisesti ns. liukoisen fosforin päästöjen lisääntymisestä on saatu näyttöä, mutta ilmiön syyt ovat olleet hakusessa. Nyt asiaan ollaan löytämässä sekä syyt että ratkaisut. Tilanne ei ole toivoton, hyvärakenteinen maa on kaiken avain.
Amerikan Suurten järvien ja Itämeren alueella painitaan samojen teemojen parissa: miten ratkaista asutustihentymien, teollisuuden sekä intensiivisen maatalouden ympäristökuormitusta? 1) Erie järven tilannetta on seurattu Suomessakin. Hankalaan tilanteeseen löytyy monta syytä: alueen kaupungit kuormittavat jopa suorin jätevesipäästöin järveä, maatalouden viljelykierto on yksipuolistunut, ravinteiden käyttöä ei ole optimoitu, talviaikaista kasvipeitettä ei yleensä ole ja rankat sadekuurot tuntuvat yleistyneen.2) Seudun farmarit ovat ottaneet haasteen vastaan ja selvittävät yhdessä tutkijoiden kanssa, miten ravinnepäästöjä voidaan hallita. Kuvassa uudentyyppinen mittauspiste, joka tuo täsmätietoa tilanteesta pellolla. 3) Suomessakin löytyy esimerkkejä, miten haasteellista maatalouden päästöjen hallinta on. Söderfjädenin koekentältä on tutkittu säätösalaojituksen mahdollisuuksia. Alueella on lähes olemattomat fosforipäästöt, mutta typpi ja happaman veden päästöt ovat haasteena. 4) Myös Koneviesti on ottanut haasteen vastaan ja tutkii Loimaan viljelytapakokeessa, miten uusin konstein saadaan pellosta sekä tuottava että ympäristöystävällinen.

Kävimme tutustumassa, millä tavalla paljon puheena olleen Erie-järven rantamilla ja myös Missisippi-joen alkulähteillä Minnesotassa on otettu härkää sarvista ja alettu selvittää perin pohjin, mitä ja miksi pelloilta karkaa – vai karkaako ollenkaan? Vertaamme tilannetta myös omiin mittauksiimme ja havaintoihimme Suomessa.

Vesistöjen ravinnekuormitus hallintaan

Viimesyksyiset uutiset Erie-järven levätilanteesta ja rinnastusten tekeminen Suomeen pistivät varmaan monen silmään. Moni asia on Pohjois-Amerikassa toisin, sen huomaa paikan päällä.

Mikä onkaan parempi syyllinen kuin maatalous, kun puhutaan vesistöjen rehevöitymisestä. Monisyinen ongelma on ollut esillä niin Pohjois-Amerikan Suurten järvien alueella, Euroopassa kuin myös Suomessa. Tarkastellaanpa tilannetta hieman tarkemmin.

Asukastihentymän keskellä

Erie-järvi on ylivoimaisesti matalin Pohjos-Amerikan Suurista järvistä. Sen keskisyvyys on vain n 20 metriä ja pahiten ravinteista kärsivällä länsiosalla keskisyvyys on vain n 7 metriä. Järven sijainti keskellä voimakasta Detroitin - Clevelandin teollisuusaluetta on merkinnyt, että pahimmillaan 1960-luvun lopulla se oli todella saastunut. Suuri yleisö heräsi tilanteeseen, kun yksi laskujoista – Cuyahoga – kirjaimellisesti syttyi palamaan, koska sen pinnalla kellui niin paksulti öljyä ja teollisuuskemikaaleja. Pitkät pätkät jokea oli muuttunut täysin kuolleeksi.

Tuolloin myös maatalouden fosforilannoitteiden käyttö oli runsasta, kuten samaisen aineen käyttö pesupulvereissa. Lisäksi on muistettava, että maankäyttö järven rantamilla on vahvasti peltopainotteista.

Tilannetta ryhdyttiin parantamaan selkein toimin. Fosfaattien käyttö pesuaineissa liki lopetettiin, kaupunkien jätevesien puhdistusta parannettiin, maatalouden fosforilannoitusta vähennettiin ja runsasta kiintoainekuormitusta pelloilta vesistöihin ryhdyttiin leikkaamaan siirtymällä erilaisiin aurattomiin viljelymenetelmiin.

Tilanne paranikin niin paljon, että jo 1980-luvun puolivälissä arvokalat oli saatu palautettua jokiin ja Erie-järven katsottiin puhdistuneen entiselleen kalaisaksi vapaa-ajan keitaaksi.

Tilanne alkoi kääntyä uudelleen huonompaan päin 2000-luvun alussa. Suuren yleisön tietoisuuteen Erie-järven tilanne nousi 2011, kun levälautat valtasivat rannat Toledosta Clevelandiin lähes 200 kilometrin pituisena mattona. Sama on toistunut jälleen vuosina 2014 ja 2016.

Detroitin alueen ongelmat

Suomessa on jäänyt vähemmälle huomiolle Detroitin alueen jätehuollon ongelmat. Kaupunki on autoteollisuuden romahduksen vuoksi vararikossa, ja kunnallistekniikka kaipaisi isoja parannuksia. Detroitissa jäte- sekä hulevedet menevät paljolti samaan järjestelmään. Kaiken kukkuraksi järjestelmässä on jatkuvia ylijuoksutuksia ja jätevettä johdetaan jopa suoraan Erie-järveen johtaviin jokiin. Jo pikaisella ynnälaskulla (tiedot poimittu julkisista lähteistä) on arvioitavissa, että järveen johdetaan helpostikin noin miljoonan peltohehtaarin lannoitekuormaa (20 kuutiota hehtaarille) vastaava pulssi vuosittain!

Lisäksi Detroit ei ole järven ainoa yhdyskuntakuormittaja, tosin suurin.

Erityishuomio on kiinnittynyt järven lounaisnurkalle laskevan Maumee -joen tilanteeseen. Matalana ja hitaasti virtaavana se on ollut otollinen kasvupaikka leville. Joen ravinnepitoisuuden (P ja N) kasvua ei käy kieltäminen. Sen sijaan useimmilta on jäänyt huomioimatta, miksi ravinnepitoisuudet ovat kasvaneet, vaikka peltojen hoito on pysynyt suunnilleen entisellään?

Ongelmallinen ilmastomuutos

Erittäin merkityksellinen tekijä on ollut säätyypin muutos – etenkin keväisen rospuuttoajan sademäärät ovat kasvaneet jopa kymmenillä prosenteilla. Valuma-alueiden luontaisten kosteikkojen väheneminen on yksi ongelma, koska sadehuiput iskevät vesistöihin voimalla. Ja koska kyse on alueesta, jossa talvi routaannuttaa pellot, nousevat keväiset tulvahuippujen ongelmat merkittäviksi.

Maatalous kaipaisi muutoksia

Kaikki tapaamani asiantuntijat liittivät yleisellä tasolla yhteen yleisen intensiiviviljelyn ja ravinnepäästöt. Ilmeisesti nyt on yksinkertaisesti tultu pisteeseen, jossa kumulatiivinen hiljalleen kasva kuormitus on ylittämässä järven ekosysteemin kantokyvyn.

Kukaan kuulemistani asiantuntijoista ei nostanut esiin suorakylvöä syynä rehevöitymiseen, päinvastoin. Jo saadut tuoreet mittausluvut niin Ontariosta kuin Iowastakin kertoivat samaa, mitä Wisconsinin ja Minnesotan Discovery Farms ohjelman on jo todennut. Suurin fosforin päästövähennys saadaan, kun kiintoaineen karkaaminen vesistöihin vähenee. Samalla myös liukoisen fosforin päästötaso alenee.

Tämä johtaa jäljet muokkaustapaan, viljelykiertoon ja ravinteiden käytön kontrolliin.

Veden pitää imeytyä maahan

Yksinkertaisesti ilmaistuna alueen maatalous on mennyt pisteeseen, jossa intensiivisen avoviljelyn osuus on liian suuri, talviaikaista kasvipeitettä ei ole ja viljelykierto on liian yksipuolinen.

Alueen maalajityypit on usein luokiteltu kuivatusmielessä jopa huonosti vettä läpäiseviksi. Pellot ovat yleensä salaojitettuja ja käytössä on jopa suoria niskakaivotyyppisiä ”supersorasilmiä”, tarkoituksena saada ojastot nielemään myös suuria sadehuippuja ”oikotietä”, ei luontaisen imeytymisen kautta.

Avoviljelyn seurauksena partikkelipäästöt vesistöihin ovat jatkuvasti suuret. Sen seurauksena vesiväyliä on ruopattava tiuhaan ja hoitorästejä kertyy.  Lisäksi USA:ssa on edelleen vallalla vanha käytäntö fosfori- ja  typpilannoitteiden pintalevityksestä jo edellisenä syksynä. Lietelannan levityksen painopiste on myös syksyssä ja määriä ei edelleenkään kontrolloida eurooppalaiseen tapaan.

Viljelytermit osittain sekaisin

Pahiten myrskyn silmässä olevalla Maumee-joen valuma-alueella CA-viljelyn käytäntöjä (Conservation Agriculture eli auraton viljely) on toteutettu USDA:n selvityksen (2006 – 2010) mukaan noin 60 prosentin alalla. CA-viljelyyn luetaan kuuluvaksi varsin voimakkaitakin muokkauksen muotoja, raskasta lautasäestystä ja  kultivointia.

Uutena terminä yleistynyt vertikaalimuokkaus tarkoittaa jenkkilässä useimmille tapaa jossa maa toimenpiteen jäljiltä on täysin muokkaantunut. Ero Koneviestissäkin esiteltyyn suomalaiseen vertikaalimuokkauksen tyyliin on kuin yöllä ja päivällä, (KV 17/2015).

Katteista suorakylvöä (ei lainkaan muokkausta) on ollut noin 80 prosenttia CA-viljelyn kokonaisalasta. Alus- ja kerääjäkasvien osuus on kuitenkin edelleen häviävän alhainen. Perinteistä kyntöä harjoitetaan edelleen noin 40 prosentilla koko peltopinta-alasta.  

Lähivuosina saamme ensimmäistä kertaa myös Erie järven rantamilta Minnesotan ja Wisconsinin Discovery farms ohjelman kaltaista todelliseen viljelykäytäntöön ja siitä aiheutuviin päästöihin kelvollista tutkimusaineistoa.

Kysymys fosforin liukoisuudesta

Fosfaatti (PO4-) ei esiinny vapaana maassa, vaan sitoutuu erittäin voimakkaasti varaukseltaan +-merkkisiin kationeihin kuten Ca, Mg ja happamassa maassa Al tai Fe kationeihin. Tämä sitten sitoutuu eri tavoin varsinkin savesta sisältäviin maapartikkeleihin hyvinkin lujasti.

Kosteat ja tiiviit olosuhteet pellossa saattavat vapauttaa ylläkuvattuja sidoksia ja fosfaatti irtoaa kulkeumaherkäksi tunnetuin seurauksin. Peltojen huonon rakenteen ohella muitakin altistavia tekijöitä on olemassa. Hyvin korkea lahoavan aineksen osuus pellon pinnassa, korkea pH, sekä GMO maissin ja soijan kohdalla myös jatkuva ja runsas glyfosaatin käyttö. Vuotuinen sallittu käyttömäärä voi olla jopa  19 l/ha, eli 7 - 8 kertainen Suomeen verrattuna. Glyfosaatin suolaosa voi syrjäyttää fosfaatin maassa, jolloin se on liukoisena altis karkaamaan veden mukana.

Kiintoainevalumat ensin kuriin

Ajatellen nyt puheena ollutta liukoisen fosforin liikkumista maassa, täytyisi maanesteessä olla todella paljon ravinteita ja maan hyvin tiivistynyttä, jotta fosfori voisi liikkua liuenneena kohti vesistöjä. Näin ollen suurin valumariski kohdistuu maapartikkeleiden mukana liikkuvaan fosforiin. Tämä on todettu myös Discovery Farms ohjelman yksilöidyissä mittauksissa. Näin ollen suurin huomio kannattaa kiinnittää kiintoaineen karkaamisen ongelmaan. Ruskeat jokivedet eivät koskaan ole hyvä asia.

Lisäksi on huomioitava vesireittien pohjille kertynyt sedimentti, joka määrältään saattaa olla moninkertainen pelloilta karkaavaan määrään. Sedimentin liukoisuus nousee hapettomissa oloissa, joten riski kuormitukselle on olemassa.

Vesitutkija Tim Radatzin mukaan (Mawrc – Minnesotan maatalouden vesijärjestö), ongelma-alueilla (viljavuus näytteen P-indeksi korkea) noin 50 prosenttia pintavesihuuhtoutumista (P) on liuennutta fosforia ja toinen puoli partikkelifosforia. Suurin osa ohjelman tarkkailupelloista vastaa viljavuudeltaan suomalaista tasoa, mutta suurimmillaan P-arvot ovat jopa 3 kertaisia meikäläiseen keskiarvoon verrattuna.

Eli lyhyesti – pintavalumat pois ja liukoisen fosforin ongelma helpottuu varmasti.

CA-viljelyä pitäisi lisätä, ei vähentää

Fosforin lievä kerrostuminen suorakylvössä tunnetaan, mutta sen merkityksestä yhdessä muiden CA-käytäntöjen kanssa ei tiedetä riittävästi. Ongelmana on, että tutkimusdata ei yleensä pysty erittelemään  erilaisia hoidon käytäntöjä. Luokittelu jää tyypillisesti vain kasvikohtaiseksi tai suurpiirteiseksi  muokkaustapalistaukseksi. Tarkempaa kokonaisvaltaista managementtia, lohkon muita olosuhteita ja  ympäristövaikutuksia on ollut vaikea tutkia. Makrotason tutkimus olisi saatava mikrotasolle.

Wisconsinin ja Minnesotan alueilla viljelijät ovatkin ryhtyneet  aloitteen tekijäksi ja perustaneet oman ”Discovery Farms”-tutkimuspaikkojen verkoston. Yhteistyössä yliopistojen extension palvelun, sekä vesi- ja ympäristöviranomaisten kanssa viljelijät selvittävät nyt erilaisten hoitokäytäntöjen vaikutusta paitsi viljelyyn, niin erityisesti ympäristöön ja vesistöihin. Kaikki koepaikat on perustettu käytännön viljelmille, joten tulokset peilaavat hyvin todellista tilannetta pelloilla.

Yhteistyöllä, ei riidalla

Ylipäätään amerikkalaisilla tuntuu olevan hieman erilainen asenne ympäristökysymyksiin. Vastakkainasettelun ja syyttelyn sijaan tunnustetaan, että peiliin katsomisen paikka on kaikilla.

Yllä esitetyistä seikoista johtuen amerikkalaiset itse ovat vetäneet juuri päinvastaisen johtopäätöksen kun mitä Suomessa on tehty. CA-viljelyn osuutta pitäisi edelleen saada kasvamaan ja erityisesti kerääjäkasvien osuus on aivan liian alhainen. Viljelykierto kokonaisuudessaan on liian yksipuolinen käsittäen pääasiassa vain maissia ja soijaa – eikä lainkaan talvehtivia kasveja. Samanaikaisesti jopa naudoille syötetään 1-vuotista maissisäilörehua, ja kasvipeitteisen nurmen osuus on liian pieni.

Mitä tehtävissä Suomessa?

Tilanne Suomessa on onneksi erilainen verrattuna Erie-järven alueen viljelmiin. Suurin erottava tekijä on granulaattilannoitteiden syksyinen pintalevitys, jota meillä ei tehdä. Myös P ja N-lannoituksen ja karjanlannan käytölle on Suomessa huomattavasti tiukemmat säännökset.

Kokonaisuudessaan Suomen ympäristöohjelmassa on jo mukana tekijöitä, jotka ovat vasta tulossa jenkkiläiseen käytäntöön. Poikkeuksena on suojakaistojen käsite, jota Amerikassa on noudatettu jo pitkään, ei niinkään vesistöjen reunoilla, vaan niin sanottujen veden luontaisten kulku-urien (waterways) muodossa.

Tarvitsemme tuoretta tietoa

Myös Suomessa on huutava pula tuoreesta – eri viljelymenetelmiä selvittävästä – tutkimuksesta. Teknologien ja maaperä- sekä vesitutkijoiden olisikin syytä kiireesti päivittää nimenomaan CA-viljelyn tietopankki ajan tasalle. Selvitettäviä asioita ovat esimerkiksi maan vedenimemiskykyyn vaikuttavat tekijät, aluskasvien vaikutus ja pellon muotoilun merkitys veden imeytymiseen.

Olemme Koneviestin Loimaan viljelymenetelmäkentällä voineet todentaa, miten ns vertikaalimuokkauksen periaatteella toimiva suorakylvökone parantaa veden imeytymistä jopa 50 prosenttia verrattuna ilman vertikaalikiekkoja varusteltuun tekniikkaan. Vertikaalimuokkauksen idea on, että maata voidaan kuohkeuttaa ilman voimakasta kääntöä. Samalla pintaosan ravinneväkevyys laskee.

Toinen merkittävä havainto tulee katteisen (aluskasveja sisältävän) viljelyn kyvystä parantaa veden imeytymistä ja samanaisesti se myös vähentää pintavalunnan ravinteisuutta ja maapartikkelien kulkeutumista eteenpäin.

Kolmas käytännön havainto koskee muokkauksen ja ylipäätään avoviljelyn vaikutusta. Suojaton pellon pinta on aina erittäin altis sadeveden kuluttavalle vaikutukselle. Muokkauksen ongelma on myös erittäin herkästi muodostuva tiivis antura, joka pyrkii hidastamaan veden imeytymistä maahan. Sama ongelma on tietenkin muissakin pellolla tehtävissä hoitotoimissa – suorakylvö mukaan lukien. Hyvillä hoitokäytännöillä näitä ongelmia voidaan onneksi hallita. Eli jos muokataan, kylvetään pellolle heti seuraava kasvi.

Tärkein oppi tässä vaiheessa onkin se, ettemme tekisi hätiköityjä uuslinjauksia ilman riittävää tietoa. Uutta ympäristöohjelmaa valmistellaan juuri ja uutiset budjettivajeen aiheuttamista säästötavoitteista huolestuttavat. Onko hyvin alkanut viljelyn ympäristöpäästöjen hallinta loppumassa kannustimien puutteeseen?

Jussi Knaapi

Kiinnostuitko aiheista?