ILMASTONMUUTOKSEN VAIKUTUS PELTOJEN VESITALOUTEEN JA KASVIHUONEKAASUPÄÄSTÖIHIN

Transkriptio

1 ILMASTONMUUTOKSEN VAIKUTUS PELTOJEN VESITALOUTEEN JA KASVIHUONEKAASUPÄÄSTÖIHIN Mari Pihlatie, Maataloustieteiden osasto, Maaperä- ja ympäristötiede / Ilmakehätieteiden keskus (INAR) 1

2 ILMASTONMUUTOS JA PELTOVILJELY SUOMESSA Keskilämpötila nousee, ilmakehän CO 2 -pitoisuus nousee Leudommat sateiset talvet ja kuivat kesät Kasvitaudit ja tuholaiset Mari Pihlatie/Maankuivatus ja ilmastonmuutos seminaari 02/11/2018 2

3 ILMAKEHÄN CO 2 LANNOITUS JA N 2 O-PÄÄSTÖT CO 2 lannoitus lisää peltomaiden N 2 O-päästöjä Kumoaa 17 % lisääntyneestä CO 2 sidonnasta (C sequestration) 3

4 MAAPERÄ ILMASTONMUUTOSTALKOISIIN Nostamalla maaperän hiilivarastoa 0,4 % vuodessa voidaan kumota ilmakehässä havaittu CO 2 nousu Ranskan tekemä 4/1000 -aloite maaperän hiilen sitomisen edistämiseksi: 4

5 % hiilivaraston muutos MAAPERÄN HIILIVARAT JA ILMASTONMUUTOS Hiili karkaa viljelymaista, koska pellot ovat nuoria ja menettävät metsävaiheen hiiltä Muutos -0,4 %/vuosi Poeplau et al., 2011, Global Change Biol. Heikkinen et al., 2013, Global Change Biol. 5

6 MAAN HIILEN SIDONTA JA KASVIHUONEKAASUT CO 2, CH 4, N 2 O HS N 2 O CH 4 CO 2 Liang et al. 2017; Nature 6

7 YHTEINEN TAVOITE, YHTEISET TOIMET? Kasvien hiilisyöte + Mikrobien hiilipumppu Vaikeasti hajoavia hiiliyhdisteitä Hiiliyhdisteiden sitoutuminen maan mineraaliainekseen Stabiilia hiiltä Parempi mururakenne, ilmavuus Maaperän hiilivarasto KHK-päästöt Rasse et al., 2005; Plant & Soil Liang et al. 2017; Nature 7

8 ILMASTOYSTÄVÄLLINEN PELTOVILJELY Paustian et al., 2016, Nature 8

9 YHTEISTYÖSSÄ CARBON ACTION -HIILIPILOTTI Qvidja, Parainen Tutkitaan nurmen ja kauran hiilensidontaa ja kasvihuonekaasujen (KHK) vaihtoa, ja maanparannusaineiden vaikutuksia hiilen sidontaan, KHK-päästöihin ja maaperän mikrobiologisiin, fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. 9

10 Tuomas Laurila (FMI) SKENAARIO KUIVAT KESÄT QVIDJASSA 2018 Rutikuivaa, kasvitauteja, hiilensidonta heikkoa Valokuvat: Niina Ruoho 10

11 Tuomas Laurila (FMI) KUIVAT KESÄT QVIDJASSA Kuivuus ja kuumuus heikensi hiilensidontaa ja vähensi maaperän kasvihuonekaasupäästöjä Sadetus Sade Liisa Kulmala (FMI) 11

12 MAANPARANNUSAINEET JA KASVIHUONEKAASUPÄÄSTÖT Teollisuuden kuitujen käytöstä maanparannusaineina hyvin vähän tutkittua tietoa! Biohiilen vaikutukset moninaiset ja riippuvat mm. biohiilen valmistusprosessista ja lähtöaineesta! 12

13 LEUDOMMAT SATEISET TALVET POHJOISEN MAATALOUDEN HAASTEET: N 2 O Lisääntyvätkö jäätymis-sulamissyklit? Märkä maa hapettomat olot N 2 O ja CH 4 -päästöt nousevat? Kasvipeitteisyys tärkeässä roolissa 13

14 N 2 O-PÄÄSTÖJEN DYNAMIIKKA Maaninka, ruokohelpi Tyypillistä suuri ajallinen ja paikallinen vaihtelu Shurpali et al., 2016, Scientific Reports 14

15 VALTAVA AJALLINEN JA PAIKALLINEN VAIHTELU Pohjois-Kiina, puuvilla 30 min 1h data päiväkeskiarvo 15

16 HIILITASEEN JA KASVIHUONEKAASUTASEEN ARVIOIMISEKSI TARVITAAN JATKUVATOIMISIA JA PITKÄAIKAISIA MITTAUKSIA YHDISTETTYNÄ MAAPERÄN FYSIKAALISIIN, KEMIALLISIIN JA BIOLOGISIIN MUUTTUJIIN To improve estimates of N 2 O emission from managed and natural terrestrial ecosystem sources, it is necessary to undertake continuous N 2 O emission measurements in long-term observation Networks 16

17 CLIMATE-SMART NORTHERN AGRICULTURE Tutkimusyhteistyötä ilmastoystävällisestä maanviljelystä Jatkuvatoimisia ja pitkäaikaisia mittauksia mineraali- ja orgaanisilta mailta (vilja ja nurmi) Laaja mittausverkosto Kasvihuonekaasujen vaihto, maaperän hiilivarastot ja kasvien ja mikrobien vuorovaikutus CLIMATE INAR RI Agriculture AIR QUALITY MANAGEMENT CROP SOIL data ANIMALS Mobile C & N CYCLES 17

18 INAR RI AGRICULTURE Rahoituksen haku käynnissä: Pelto-SMEAR (SMEAR Agriculture) Suomen Akatemia, FIRI infrastructure call, 2018 (PI Mari Pihlatie) Pysyvät mittauspaikat: Pitkäaikaiset ja jatkuvatoimiset kasvihuonekaasupäästöjen (KHK) mittaukset HiLIFE GRAND CHALLENGE 2019: CLIMATE SMART NORTHERN AGRICULTURE Kristiina Karhu (PI) Liikkuvat yksiköt: Lyhytkestoiset ja kampanjaluonteiset KHKpäästöjen mittaukset Ekosysteemitaso ja pistemittaukset: KHK, reaktiivinen N ja C, aerosolit, NH 3 Prosessitutkimus: C ja N isotoopit, leimauskokeet, massaspektrometrit Turve 2 Ruukki Maaninka Kuopio Turve 1 Ilmajoki Turve 3 Linnansuo Qvidja Parainen SMEAR Agriculture Viikki, Helsinki Orgaaniset maat Mineraalimaat 18

19 KIITOS! MAAPERÄ- JA YMPÄRISTÖTIEDE, HELSINGIN YLIOPISTO Yhteistyössä Ilmatieteen laitos: Jari Liski, Liisa Kulmala, Tuomas Laurila, Jussi Heinonsalo, Niina Ruoho, Tomi Mattila Luonnonvarakeskus (LUKE): Kristiina Regina, Raisa Mäkipää, Aleksi Lehtonen Itä-Suomen yliopisto: Christina Biasi, Jukka Pumpanen, Marja Maljanen Helsingin yliopisto, MMTDK: Laura Alakukku, Jaana Bäck, Sanna Kanerva, Kristiina Karhu, Noora Manninen, Kenneth Peltokangas, Asko Simojoki, Anna-Reetta Salonen Helsingin yliopisto, MLTDK: Markku Kulmala, Timo Vesala, Ivan Mammarella Hyytiälän metsäasema (INAR) Helsinki Institute of Life Science (HiLIFE) 19