Maatalouden ympäristöhaasteet: maanhoito ja vesiensuojelu

Transkriptio

1 Maatalouden ympäristöhaasteet: maanhoito ja vesiensuojelu Eila Turtola, MTT SLL/Kohti vihreämpää maatalouspolitiikkaa -seminaari, Helsinki Photo: Visa Nuutinen, MTT

2 Ympäristöhaasteena maatalousmaan hoito Maatalousmaa muodostaa ekosysteemin, joka tuottaa ravintoa kotieläimille ja ihmisille. Maan toiminnalle on tärkeää sen rakenne. Rakenteen ansiosta savimaa myös pysyy paikoillaan > hidastaa eroosiota Maatalousmaa toimii suodattimena ja muuntimena: vettä varastoituu ja valuu, ravinteet muuntuvat muodosta toiseen, varastoituvat ja huuhtoutuvat (ravinteiden kierto: C, N, P) > säätelee veden kiertoa ja vesistöjen tilaa Esimerkkejä maatalousmaan toiminnan parantamisesta Myönteisten muutosten aikaskaala: nopea/hidas

3 Lähemmäs luonnontilaa, miten? Pyrkimys olosuhteisiin, jotka vallitsevat luonnontilaisessa maassa: 1) Sadevesi imeytyy huokoiseen maahan eikä synnytä pintavaluntaa, juuriston hyvä hapensaanti nostaa kasvupotentiaalia = ojituksen kunnossapito, kastelierojen toiminta 2) Maan pinnan kasvipeitteisyys suojaa eroosiolta ja tuottaa kestävämmän mururakenteen = suorakylvö, monivuotinen nurmi 3) Pienempi ravinteiden suodatuspaine = optimilannoitus Uusia keinoja 4) Kemialliset menetelmät 5) Toimenpiteiden kohdentaminen Valokuvat: Helena Soinne HY

4 Ympäristöhaaste 1: Peltomaan rakenne ja eroosio Peltomaan rakenteen heikkeneminen, kuten tiivistyminen -heikentää satotasoja -nostaa ravinnetaseita -lisää lannoitustarvetta -lisää pintavaluntaa ja eroosiota Jos rakenne on valmiiksi huono, ilman hyvin toimivaa ojitusta ei päästä eroon vesistöhaitoista Tiivistämätön Kiintoaines Vesi Ilma Tiivistetty Kuvat: Laura Alakukku, HY

5 1a) Pellon hyvä ojitus savimaalla: nopea ja pitkäaikainen vaikutus In a heavy clay soil under cereals with autumn ploughing, erosion reduction in 10 years: 46% Turtola et al. unpubl. Poor drainage: 2120 kg/ha Good drainage: 1140 kg/ha +For barley yield, increase of 18% followed by a reduction in N balance from 45 to 23 kg/ha Figure: Jari Hyväluoma, MTT

6 Uusintaojituksen (v. 1991) vaikutus savimaan rakenteeseen cm:n syvyydessä Ksat Makrohuokosten tilavuusosuus v. ennen 10v. jälkeen 0.69 cm/h 1.89 cm/h 0.39 % 0.67 % cm:n syvyydessä Ksat Makrohuokosten tilavuusosuus cm/h 0.10 cm/h % 0.30 % Pintavalunnan osuus (nurmella) 67 % 35 % (75%) (54%) Alakukku & Turtola 2010

7 1b) Kastelierojen biologinen aktiivisuus on hyvän maan indikaattori Pitkäaikainen potentiaali pohjamaan rakenteen parantumiseen ja luonnolliseen ojitukseen Photo: Risto Seppälä, Visa Nuutinen, MTT

8 Inoculation of Lumbricus terrestris in 1996 Nuutinen & Butt 2010 Ploughing No-till Ploughing No-till Subdrain position and = Inoculation point = Sampling point 2009 Plot margin Field margin Photo: Risto Seppälä, Figure: Visa Nuutinen, MTT metres

9 Potential for increased population in 15 years Nuutinen & Butt Margin Field (the constantly unploughed parts) Individuals m Year Figure: Visa Nuutinen, MTT

10 Combined benefits from subsurface drains Nuutinen & Butt 2010 Margin Field: Above subdrain Field: Between subdrains 60 Individuals m Distance from inoculation (m) Figure: Visa Nuutinen, MTT

11 .and reduced tillage Nuutinen & Butt 2010 Density Mass Individuals m Fresh mass g m Plough No-till 0 Plough No-till Figure: Visa Nuutinen, MTT

12 Ympäristöhaaste 2: Kasvipeite ja nurmi Nopea vaikutus eroosioon ja N huuhtoumaan In a heavy clay soil, compared to cereal cultivation with autumn ploughing, reduction in 5 years: 75% in erosion 85% in N leaching Turtola et al. unpubl. ~ The grass values represent potential minimum loads of soil erosion and N for this soil Ploughed: 1140 kg/ha 5-year grass: 280 kg/ha Ploughed: 13.7 kg/ha 5-year grass: 2.0 kg/ha Figures: Jari Hyväluoma, MTT

13 Nurmen pitkäaikaisvaikutus savimaan eroosioherkkyyteen? Vilja/nurmikierto Sameus 140 NTU Viljelemättömät Viljellyt Jatkuva nurmi Saves % / orgaaninen C % Soinne ym Valokuvat: Helena Soinne, HY

14 Pitkäaikaisen nurmen mururakenne kestää huomattavasti paremmin märkiä olosuhteita. Kuvan maa-aggregaatit on pidetty vedellä kyllästyneenä noin 4 viikkoa. Pitkäaikainen nurmi Säännöllisesti muokattu viljapelto 1 cm Valokuvat: Helena Soinne

15 Maan rakenteen kvantitatiivinen kuvaus Rakenteen visualisointi ja rakenneominaisuuksien määritys röntgentomografialla Niitty Intensiivinen viljely Tomography: Jari Hyväluoma

16 Ympäristöhaaste 3: Ravinnekiertojen sulkeminen Pitkän aikavälin tavoite P mg l -1 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Viljavuus-P, koko Suomi In South-West Finland, the potential effect in 20 years: 40% reduction in DRP losses Lemola et al > The potential minimum load of DRP due to tight P cycle is still less Figures: Risto Uusitalo, Riitta Lemola, MTT

17 Dissolved P in runoff, Valunnan mg/l liukoinen water P, mg/l Suomessa käytettävä menetelmä kasveille käyttökelpoisen fosforipitoisuuden arviointiin (viljavuus-p) kuvaa myös liukoisen fosforin pitoisuutta pellolta tulevassa valumavedessä mg/l riittävä useimmille kasveille 1 0, mg/l raja rehevöitymiselle 0,01 0, Maan viljavuus-p, mg/l Soil test P, mg/l soil Alkuperäisestä (Uusitalo & Jansson 2002) muokannut E.Turtola

18 Suht. frekv Suht. frekv. Lypsykarjatilat P-luku, mg/l 0.09 keskiarvo 15 mg/l 0.08 mediaani 12 mg/l Suht. frekv. Viljatilat 0.11 keskiarvo 12 mg/l 0.10 mediaani 9,5 mg/l Relative frequency Suht. frekv. Viljavuus-P on tarpeettoman korkea osalla peltoalasta ja siellä fosforilannoitusta voidaan vähentää peltopalvelut/fosforilaskuri Muu kotieläintalous (ei turkiseläimiä) 0.07 keskiarvo 19 mg/l mediaani 15 mg/l Erikoiskasvien viljely keskiarvo 25 mg/l 0.05 mediaani 18 mg/l Kartta: Minna Sarvi MTT P-luku Juha Grönroos Syke, Risto Uusitalo MTT

19 On ratkaistava, miten kotieläinlannan fosforia siirretään kauemmaksi syntysijoiltaan. Fosforikierron sulkeminen on myös huoltovarmuuskysymys. Kartat: Minna Sarvi MTT

20 Ympäristöhaaste 4: Nopeat kemialliset menetelmät Gypsum FeSO 4 Fe-Ca oxide granules μm colloids, ph 6 Salt concentration on the left 0.3 mmol/l, on the right 25 mmol/l EC approximately 10 μs/cm and 1000 μs/cm, respectively Photos: Risto Uusitalo, Aaro Närvänen, Eila Turtola, MTT Picture: Jari Hyväluoma, MTT

21 Haaste 5: Kohdentaminen. Esimerkkinä lohkotason eroosioriskin määritys (maalaji, kaltevuus, lohkon pituus, lohkon sisäinen vaihtelu) Kartta: Harri Lilja MTT Jaana Uusi-Kämppä Jaana Uusi-Kämppä, Harri Lilja & Pauliina Nylund MTT

22 RUSLE-mallilla määritetään eroosioriskin arvot, tarkka kaltevuusaineisto (laserkeilaus) ja peltolohkon muoto Kartat: Harri Lilja MTT

23 Eri menetelmistä optimaalinen lohkotason suunnitelma Vaikutusten ennustaminen vuosiksi eteenpäin CaSO 4 Suojavyöhyke Salaojitus P-sieppari Kaikilla lohkoilla optimilannoitus ja kalkitus Kartta: Harri Lilja, MTT

24 Vesiensuojelun tavoitteiden toteutumiseksi Maatalousmaan parempi toiminta voidaan saavuttaa priorisoimalla maanhoito ja ravinnekiertojen sulkeminen. Huoltovarmuuteen vaikuttavat krooniset ongelmat voivat parantua vuodessa - satotaso voi nousta huomattavasti ja eroosio vähentyä 50% (parempi ojitus, huokoisuus ja lieroaktiivisuus) - liuenneen fosforin kuormitus voi laskea 30-40% (ravinnekierrot) Yhtä suuri välitön liuennen fosforin ja eroosion vähenemä voidaan saavuttaa kemiallisella ensiavulla, kohdentaen se kaikkein kuormittavimpiin peltolohkoihin. Vaikutus satotasoon? Tähän mennessä on ollut käytössä hyödyllisiä, mutta varsin lieviä toimenpiteitä, joiden vaikutukset toistaiseksi rajallisia. Tilakoon kasvu, vuokrapellon suuri osuus ja pinta-alaperusteinen tuki ovat lisänneet riskiä maan rakenteen heikkenemiseen. Satsaus ympäristöön toisella sijalla, myös tutkimuksessa Maatilojen ympäristösuunnitelmat tarvitsevat tuekseen tutkimuksen tuottamia uusia menetelmiä sekä työkaluja priorisointiin, kohdentamiseen, toimenpiteiden säätöön ja vaikutusten ennustamiseen