Maatalouden ympäristötoimenpiteiden vaikutusten arviointi ja kustannustehokkuus

Transkriptio

1 Maatalouden ympäristötoimenpiteiden vaikutusten arviointi ja kustannustehokkuus Turo Hjerppe, Sari Väisänen Markku Puustinen ja Sirkka Tattari Suomen ympäristökeskus Ympäristöosaaminen maatilan toiminnan vahvuutena TEHO Plus hankeen ja maaseutuverkoston tiedotuskierros

2 Sisältö Johdanto Maatalouden ravinnekuormitus Maatalouden ympäristötoimenpiteiden vaikutus kuormitukseen Maatalouden ympäristötoimenpiteiden kustannustehokkuus 2

3 Johdanto Vesienhoidon kannalta on tärkeää tietää Mistä vesistökuormitus on peräisin? Kuinka suurta kuormitus on? Mitkä tekijät vaikuttavat kuormituksen suuruuteen? Mikä on eri toimenpiteiden vaikutus kuormitukseen? Millä toimenpiteillä voidaan vähentää kuormitusta kustannustehokkaimmin? Kysymyksiin pyritään vastaamaan hyödyntäen Havaintoja Malleja 3

4 Peltoalan alueellinen jakauma ja osuus maa-alasta sekä jakautuminen eri peltoluokkiin Etelä Suomessa 51 % Pohjanmaalla 30 % Järvi-Suomessa 19 % Lähde: MTT report 124, 2014 VIHMAn peltoluokitus Maalajiryhmä Kaltevuusluokka (%) <0,5% 0,5 1,5% 1,5 3% 3 6% >6% Total Savimaat 12,8 9,2 6,8 3,7 2,2 34,7 Hiesumaat 5,3 4,1 3,3 2,0 1,3 16,0 Hietamaat 11,5 8,6 7,3 4,4 3,2 35,0 Eloperäiset 9,1 2,9 1,8 0,3 0,2 14,3 4 Yhteensä 38,7 24,8 19,2 10,4 6,9 100

5 Talviaikaisen kasvipeitteisyyden sekä suojavyöhykkeiden ja luonnonhoitonurmien kohdentamisalueet Lähde: Manner-Suomen maaseudun kehittämisohjelma 5

6 Veden kulkureitit ja ojitus Kuormitus = vesimäärä * pitoisuus Vesimäärä = vuosisadannasta valunnaksi muodostuva osuus Pintavalunta, pintakerrosvalunta, salaojavalunta, pohjavesivalunta Kuivatus- ja valumavesien pitoisuuksien kasvaminen Peltoala 2,24 milj. ha, 7 % maa-alasta Lähde: Salaojayhdistys 6

7 Miten maatalouden ravinnepäästöjä mitataan? Mittauksia tehdään peltolohko-, pienen valuma-alueen ja ison jokivaluma-alueen mittakaavassa. Pienillä valuma-alueilla maan käyttö sisältää usein muutakin kuin peltomaata, jolloin muiden kuormituslähteiden osuus tulee vähentää maatalouden kuormitusluvuista. Pienet maatalousvaltaiset valuma-alueet Mitä pienempi on pellon osuus valumaalueiden pinta-alasta sitä vaikeammin on kuormituksen muutos havaittavissa. Jatkuvatoimisilla vedenlaatuantureilla on pystytty tarkentamaan kuormitusarvioita osoittamaan mm. kosteikkojen tehokkuus Perinteinen Uutta mittaustekniikkaa 7

8 VIHMA havaintokentät Viljelykäytännöt Rakennetut kosteikot/ laskeutusaltaat Maankuivatus Suojavyöhykkeet Lapua Toholampi Tyrnävä Liperi Rautalampi Aurajoki Alastaro Jokioinen Vihti Inkoo Kirkkonummi 8

9 Koekenttien peltoluokka Maalajiryhmä Kaltevuusluokka (%) <0,5% 0,5 1,5% 1,5 3% 3 6% >6% Kaikki Savimaat Liperi Kotkanoja Hiesumaat Hovi Lintula Aurajoki Lintupaju Hietamaat Toholampi Orgaaniset maat Tohmajärvi Kaikki Uutta dataa on tuotettu koekentiltä, valuma-alueilta, monissa hankkeissa Mm. Maaninka 9

10 Ominaiskuormituslukuja pieniltä maatalousvaltaisilta valuma-alueilta ja koekentiltä Lähde Jakso Ominaiskuormitusluku (kg ha -1 v -1 ) Kok. N Kok. P DRP Kauppi ,57 Rekolainen ,9-1,8 Rekolainen ym ,5-19,5 0,95 1,7 Vuorenmaa ym ,11 Vuorenmaa ym ,99 0,13 Vuorenmaa ym ,14 0,14 Vuorenmaa ym Keskimäärin 15 1,1 Koekentillä havaittu keskimääräinen: eroosio on vaihdellut kg, partikkelimaisen fosforin kuormitus 0,5-3,7 kg, liukoisen fosforin kuormitus 0,1-2,0 kg ja kokonaistyppikuormitus 5-40 kg hehtaarilta vuodessa. 10

11 Hydrologian vaikutus Löytäneenoja 5,6 km 2 68 % peltoa 11

12 Miksi mallinnusta tarvitaan? Hallinnon tarpeisiin tarvitaan malleja ja arviointijärjestelmiä vesivaroista, ympäristön kuormituksesta, näiden muutoksista ja tarvittavista ohjauskeinoista. Tiedeyhteisön tarpeisiin tarvitaan tutkimusmalleja syyseuraussuhteiden ja prosessien ymmärtämiseksi, mutta niidenkin tulee olla hyödyllisiä ympäristöpoliittista päätöksentekoa varten. Kenttäkokeita tai veden laadun mittauksia ei ole mahdollista tehdä kaikissa olosuhteissa Mm. seurannan kalleus Toimenpiteiden vaikuttavuutta ei pystytä mittaamaan kaikissa olosuhteissa. Skenaarioiden tuottamiseen, malleilla voidaan ajaa esim. maankäytön muutosten tai ilmastonmuutoksen vaikutuksia. 12

13 Mitä oletuksia tutkija tekee mallintaessaan? Syötettävistä lähtötiedoista aiheutuva epävarmuus Miten vastaanottaja tulkitsee saamiaan tuloksia? MALLI Monimutkaisten luonnonprosessien epätäydellinen kuvaus Mallin kalibrointi ja testaus mitatuilla aineistoilla/havainnoilla Havaintoihin liittyvä epävarmuus 13

14 Viljelyalueiden valumavesien hallintamalli -VIHMA Koekenttämittauksiin perustuva excel-työkalu, joka auttaa arvioimaan pelloilta tulevaa eroosiota ja P & N kuormitusta erilaisilla toimenpideyhdistelmillä Mahdollista vertailla erilaisia toimenpideyhdistelmiä ja niiden vaikutuksia keskenään, esim. nykyinen tilanne vs. Vesienhoidonsuunnittelun mukainen tilanne Malliin tarvittavia lähtötietoja: peltojen maalaji, kaltevuus, P-luku, kasvilajit ja muokkaustavat Toimenpiteitä mallissa: erilaiset muokkaustavat mm. suorakylvö, sänkimuokkaus ja kyntö keväällä tai syksyllä sekä suojavyöhykkeet ja kosteikot Malli tulossa myös SYKEn nettisivuille ladattavaksi Lisätietoja Markku Puustinen, Sari Väisänen (SYKE) 14

15 Mitä VIHMAn skenaarioissa muuttuu Pysyy samana Vaihtuu Kasvilajit Kevätviljat 140 Syysviljat 50 Nurmet 60 Maalajit YHT 250 Savet Hiesut Karkeat Eloperäiset 40 % 30 % 30 % 0 % ha Kevätkylvöiset (viljat, juurikas, peruna) Syysmuokkaus 200 ha Muokkaus Kyntö Sänkim. Normaali syyskyntö ja/tai avokesanto 70 % 10 % Kevennetty muokkaus Kultivointi syksyllä (10-15 cm) Sänkimuokkaus syksyllä (alle 10 cm) 0 % 60 % Talviaikainen sänki Suorakylvö (keväällä) Pysyvät nurmet ym Niitto- ja tuorerehunurmet ym. 30 % 30 % Energiakasvit (Ruokohelpi) Syysviljat (kaikki syyskylvöiset) 50 ha Kyntö Sänkim. Perinteinen kyntö/kylvö 100 % 10 % Syyssuorakylvö 0 % 90 % Kaltevuuden vaihtelut 0-0,5% 0,5-1,5% 1,5-3,0% 3,0-6,0% 6,0-% Tasainen 70 % 20 % 10 % 0 % 0 % Kalteva 0 % 0 % 10 % 20 % 70 % P-luvut % alle yli 14 Korkeat 0 % 0 % 100 % Matalat 100 % 0 % 0 % 15

16 Tuloksia kuvitteelliselta esimerkkialueelta (250 ha peltoa) Muuttujat: - Kyntö vs. sänkimuokkaus - Tasaiset vs. kaltevat pellot - Matalat vs. korkeat P-luvut KUVA: Pasi Valkama 16

17 Tuloksia kuvitteelliselta esimerkkialueelta (250 ha peltoa) kg/a Eroosio Kyntö, Tasaiset Sänkim, Tasaiset Kyntö, Kaltevat Sänkim, Kaltevat Kylmät talvet Keskim. talvet Lauhat talvet kg/a Kyntö, Tasaiset TotN Sänkim, Tasaiset Kyntö, Kaltevat Sänkim, Kaltevat KUVA: Pasi Valkama Kylmät talvet Keskim. talvet Lauhat talvet 17

18 Tuloksia jatkuu kg/a 250 DRP kg/a Kyntö, Tasaiset Korkea, P-luku Sänkim, Tasaiset, Korkea P-luku Kyntö, kaltevat, Korkea P-luku Sänkim, Kaltevat, Korkea P-luku Kyntö, Tasaiset, Matala P-luku Sänkim, Tasaiset, Matala P-luku Kyntö, Kaltevat, Matala P-luku Kylmät talvet Keskim. talvet Lauhat talvet TotP Sänkim, Kaltevat, Matala P-luku Kyntö, Tasaiset Korkea, P-luku Sänkim, Tasaiset, Korkea P-luku Kyntö, kaltevat, Korkea P-luku Sänkim, Kaltevat, Korkea P-luku Kyntö, Tasaiset, Matala P-luku Sänkim, Tasaiset, Matala P-luku Kylmät talvet Keskim. talvet Lauhat talvet Kyntö, Kaltevat, Matala P-luku Sänkim, Kaltevat, Matala P-luku 18

19 Mitä on kustannustehokkuus? Kustannustehokkuus (cost efficiency) Määritelmä: Ympäristöpolitiikka on kustannustehokasta silloin, kun haluttu puhdistustaso (päästöjen vähennys) saavutetaan pienimmin mahdollisin kustannuksin Kustannusvaikuttavuus (cost effectiveness)= Vertaillaan vähintään kahden vaihtoehdon suhteellisia kustannuksia ja hyötyjä = kustannusvaikuttavuusanalyysi Kustannustehokkuus vesiensuojelussa VPD: edellytetään toimenpideyhdistelmien kustannustehokkuutta Vertaillaan vesiensuojelutoimenpiteiden kustannustehokkuutta Tavoitteena resurssien parempi kohdistaminen Kustannusten minimointi Tavoiteltavan kuormitusvähennyksen saavuttaminen mahdollisimman vähillä resursseilla = kustannustehokkain vaihtoehto Toimenpideyhdistelmien vertailu 19

20 Hintalappu vesiensuojelutoimenpiteille Kosteikko 300 /fosforikilo Suojavyöhyke 450 /fosforikilo /fosforikilo 150 /fosforikilo Jätevesien käsittely Turvetuotannon pintavalutuskenttä Esimerkit Karvianjoen vesistöalueelta 20

21 Toimenpiteiden kustannustehokkuus pilottiaineistossa Maatalous Metsätalous Hajaasutus Turvetuotanto Kustannustehokkuus ( /P kg) Toimenpide Min Ka Max Pienet kosteikot (<0,5 ha), % peltoa Keskikokoiset kosteikot (0,5-2 ha), % peltoa Keskikokoiset kosteikot (0,5-2 ha), % peltoa Keskikokoiset kosteikot (0,5-2 ha), > 50 % peltoa Suuret kosteikot (> 2 ha), % peltoa Peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys, <0,5% kaltevuus Peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys, 0,5-1,5% kaltevuus Peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys, 1,5-3,0% kaltevuus Peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys, 3,0-6,0% kaltevuus Peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys, >6,0% kaltevuus Säätösalaojitus Ravinnetaseen hallinta Hakkuualueiden suojavyöhyke Metsätalouden putkipadot Viemäröinnin laajentaminen haja-asutusalueille Uudet haja-asutuksen kiinteistökohtaiset jätevesien käsittelyjärjestelmät Uudet loma-asutuksen kiinteistökohtaiset jätevesien käsittelyjärjestelmät Pintavalutuskenttä pumppaamalla (kesä/ympärivuotinen) Pintavalutuskenttä (ei pumppausta) Virtaaman säätö Kemiallinen käsittely

22 Valuma-alueen ominaisuudet vaikuttavat toimenpiteiden kustannustehokkuuteen Kuormituksen muodostuminen Maatalouden, metsätalouden, haja-asutuksen ja turvetuotannon osuus kokonaiskuormituksesta Maaperä Maalaji Alttius eroosiolle Viljavuus (p-luku) Peltojen kaltevuus Alttius eroosiolle 22

23 Esimerkki: Peltojen kaltevuus 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % Hiidenvesi Vanajavesi Pien-Saimaa Paimionjoki 0-0,5% 0,5-1,5% 1,5-3,0% 3,0-6,0% 6,0-% Vantaanjoki Kustannustehokkuus ( /P kg) Suojavyöhykkeet Maatalous Kosteikko Peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys Monivuotinen nurmiviljely Ravinnetaseen hallinta / Optimaalinen lannoitus Hiidenvesi Vanajavesi Pien-Saimaa Paimionjoki Vantaanjoki 23

24 Johtopäätöksiä toimenpiteiden kustannustehokkuudesta Kun pellot tasaisia/loivia Kustannustehokkaita ovat Ravinnetaseen hallinta Kosteikot Kun pellot kaltevia Kustannustehokkaita ovat Talviaikainen kasvipeitteisyys ja nurmet Suojavyöhykkeet Kustannustehokkuus riippuu alueen ominaisuuksista Kustannustehokkuutta arvioitu vain fosforin suhteen Ei ota kantaa esimerkiksi toimenpiteiden toteutettavuuteen, vaikutukseen typpikuormaan tai happamoitumisen ehkäisyyn 24

25 LOPUKSI Lähtökohtaisesti on selvää että eri mallit eivät tuota eksaktisti oikeita tuloksia tai edes keskenään vertailukelpoisia tuloksia, jos lähtötiedot ja parametrit eivät ole samoja. Havaintoja on kuitenkin vähän ja kattavan seurantaverkon ylläpito kallista Mallit ja niiden tulokset perustuvat parhaaseen saatavilla olevaan tietoon Maatalouden ympäristötoimen kohdentamista auttaa kuormituksen ja toimenpiteiden vaikutusten ominaisuuksien ymmärtäminen 25

26 Kiitos! 26

27 Huuhtoumamääriä: Koekentillä havaittu keskimääräinen: eroosio on vaihdellut kg, partikkelimaisen fosforin kuormitus 0,5-3,7 kg, liukoisen fosforin kuormitus 0,1-2,0 kg ja kokonaistyppikuormitus 5-40 kg hehtaarilta vuodessa. Tarkasteltaessa yksittäisten vuosien minimi- ja maksimikuormitusta: eroosio kg, partikkelifosfori 0,01 9,6 kg, liukoinen fosfori 0,01 3,5 kg sekä typpikuormitus 2,2 - > 40 kg hehtaarilta vuodessa. 27

28 Dia: Mikko Dufva/SYKE 28

29 Mallintaminen Eri malleilla lasketaan erilaisia tulosmuuttujia ja yleensä ei erotella esim. luonnonhuuhtoumaa tai laskeuman osuutta. Metsätalouden vaikutuksia lasketaan vain siihen kehitetyillä malleilla. 29

30 Typen ja fosforin käyttö lannoitteena Lannoitteiden myynti Lannan ravinteet N, mineralil. N, lanta P, mineraalil. P, lanta 30

31 Ravinnetase Ravinnetaseet laskeneet vuodesta 1995 typpi n. 35 % fosfori n. 60% 120 Ravinnetaseet (OECD) 100 kg/ha P-tase N-tase Typpitase Fosforitase Vuosi 31