Maatalousmaan hiilivarannot Suomessa

Transkriptio

1 Maatalousmaan hiilivarannot Suomessa Kristiina Regina Luonnonvarakeskus FootPrintBeef hankkeen seminaari

2 Maaperän hiili Tärkeää sekä viljavuuden että ilmastonäkökohtien kannalta Pohjois-Euroopassa hiilipitoisuudet ovat korkeita selittyy turv la mutta myös kivennäismaiden hiilipitoisuus on meillä korkeampi kuin Euroopassa keskimäärin Suuri hiilipitoisuus voi myös muodostaa riskin isoille päästöille 2 NJF Seminar

3 Havaitut trendit EEA: 1/assessment EU-27 alueen hiilivarasto on 75 mrd tonnia; 50% siitä on Irlannissa, Suomessa, Ruotsissa ja Britanniassa. Euroopan maaperä keskimäärin sitoo hiiltä. Ruohikkoalueet ja metsät sitovat hiiltä (80 Mt/vuosi), mutta maatalousmaat ovat hiilen lähde (10 40 Mt/vuosi). Kaksi esimerkkiä maatalousmaista: Suomessa havaittiin hiilivaraston pieneneminen, mutta Ruotsissa kehitys on kääntynyt nousevaksi ehkä hevosten määrän kolminkertaistumisen vuoksi =

4 Metsä vs. pelto Keskimääräistä peltoa ja metsää ei kannata verrata, koska pelloiksi on raivattu vain rehevimmät metsät Kun verrataan samalla maalajilla olevia metsiä ja peltoja, ero on noin 20 % Raivauksen jälkeen keskimääräinen muutos -19% 20 vuodessa Keskimääräinen vuosimuutos - 1,2 tonnia C Hiilivarasto pieneni vähiten pelloilla, joissa pääasiallinen kasvi oli nurmi Karhu et al Mg C ha -1 Mg C ha -1 Mg C ha Sites Site 11 Site 13 forest * forest 200 yrs 28 yrs * Mg C ha -1 Mg C ha Site 10 forest field 20 0 forest field 13 yr forest field 10 yr Site 12 0 field 24 yr forest field 8 yr Site 14 * 1 yr cm cm cm 0-10 cm Forest floor Mg C ha yr

5 Kivennäismaan pellot Muutos -0,4 %/vuosi MTT Agrifood Research Finland

6 Ehdotetut menetelmät maaperän hiilen lisäämiseksi ja rajoitteet Kevennetty muokkaus ja suorakylvö ( t/ha/yr; Stockmann et al. 2013) Maan murut hajoavat talvella Maan kosteus edistää hajotustoimintaa Avokesannoinnin välttäminen ( t/ha/yr; Stockmann et al. 2013) Avokesannointi ei ole yleistä Euroopassa Nurmet viljelykierrossa ( t/ha/yr; Stockmann et al. 2013) There are positive examples of this but at least in Finland the frequent renewal of leys due to poor survival in winter restricts the potential compared to warmer regions Kasvintähteen palautus ( %; Powlson et al. 2011; vain 6/23 kokeessa tilastollinen merkitys) Kasvintähteen poisto ei yleensä ole kovin täydellinen;esim. lierot kuljettavat tähdettä nopeasti maahan Juuriston vaikutus hiilivarastoon on suurempi kuin maanpäällisen tähteen Tähteen sekoitus maahan nopeuttaa hajotusta -> voi käynnistää myös jo varastoidun hiilen hajotuksen Maanparannus (IPCC: 0-38% 20 vuodessa) Hiilen varastoitumispotentiaali riippuu materiaalin määrästä ja laadusta

7 Orgaanisen aineksen stabilisoituminen 1) Kemiallinen stabilisoituminen Sitoutuminen mineraaleihin (savi, hiesu) 2) Fysikaalinen stabilisoituminen Varastoituminen aggregaatteihin 3) Biokemiallinen stabilisoituminen Hitaasti hajoava aines (esim. ligniini) ja reaktiot, jotka muuttavat hajoamistuotteita vaikeasti hajotettavaan muotoon Hiilipitoisuus Saturaatiotaso Hajotukselle altis hiili Biokemiallinen sitoutuminen Sitoutuminen mikroaggregaatteihin Lähde: Six et al Hiilisyöte Sitoutuminen savekseen ja hiesuun

8 Suorakylvössä hiiltä kertyy pintaan, mutta syvemmällä se vähenee Vähemmän hiiltä Lisää hiiltä Powlson et al. 2014

9 Viljelykierron vaikutus nurmista on hyötyä MTT Agrifood Research Finland Keskiarvo 1998

10 Viljelykierto esimerkki Ruotsista Tilalta karja pois v > ei nurmea viljelykierrossa eikä lantaa kolmella pellolla neljästä oli hiilivarasto laskenut Kätterer et al. 2004

11 Mistä nurmea, jos naudat vähenevät energiakasvit? Jos käytetään yksivuotisia kasveja energian tuotantoon, päästösäästöt jäävät vähäisiksi, tai päästöt jopa kasvavat Esim. Crutzen et al. 2007: N 2 O release from agro-biofuel production negates global warming reduction by replacing fossil fuels Suomessa: sadot suht. pieniä, viljan kuivaus vaatii energiaa, maan happamuuden takia tarvitaan kalkitus Monet energiakasvit ovat kuitenkin monivuotisia kasveja, joilla on potentiaalia kasvattaa maan hiilivarastoa (ruokohelpi, paju ) Miscanthus lisäsi hiilivarastoa Dondini et al. 2009

12 Nurmen rooli hiilensidonnassa Miksi nurmilla suotuisa hiilivarastovaikutus, vaikka hiilisyöte ei paljon eroa muista kasveista? Onko syynä maanalaisen hiilisyötteen suurempi osuus? Juurten vaikutus suuri, koska: Juurten tähteet sijaitsevat maassa eikä sen päällä Kasvipeitteinen kausi pidempi Juurten kemiallinen laatu saa sen kestämään hajotusta paremmin Rasse, DP; Rumpel, C; Dignac, MF 2005 Is soil carbon mostly root carbon? Mechanisms for a specific stabilisation PLANT AND SOIL 269: Thomas Kätterer, Martin Anders Bolinder, Olof Andrén, Holger Kirchmann, Lorenzo Menichetti. Roots contribute more to refractory soil organic matter than above-ground crop residues, as revealed by a long-term field experiment. Agriculture, Ecosystems & Environment 141, 2011,

13 Oljen käsittely Oljen poisto on vähentänyt maan hiilivarastoa yllättävän vähän tutkimuksissa Powlson et al. (2011) analysoivat 23 tutkimusta ja niissä tilastollisesti merkitsevä ero oljen poisto vs. jättö havaittiin vain 6 kokeessa Miksi näin? Poisto ei yleensä ole täydellinen, vaan esim. lierot ehtivät kuljettaa olkea maahan yllättävän nopeasti Juurten rooli on merkittävämpi kuin maanpäällisen tähteen Results of straw retention vs. removal (Powlson et al. 2011) Number of sites Range (% change) Significant increase Non-significant increase Decrease

14 Orgaaniset lisät Periaatteessa mitä enemmän lisätään ainesta maahan, sitä enemmän voi sitoutua yhteys ei kuitenkaan ole niin yksinkertainen: Materiaalin kemiallinen laatu, mahdollinen priming effect ja saturaatio heikentävät potentiaalia Maan mittakaavassa vain tilojen ulkopuolelta tuleva aines tuo uutta hiiltä systeemiin Ultunan vuonna 1956 aloitettu pitkäaikaiskoe (Kätterer ym. 2011): Vuotuinen hiilivarastomuutos vuotuisen hiilisyötteen (a) tai kemiallisen laadun mukaan muunnetun hiilisyötteen (b) funktiona. Kokeen 15 eri käsittelyä on jaettu kuuteen ryhmään: vain kasvintähteet, sahajauho, turve, viherlannoitus (GM), jätevesiliete (SS) ja kuivalanta (FYM). Thomas Kätterer, Martin Anders Bolinder, Olof Andrén, Holger Kirchmann, Lorenzo Menichetti. Roots contribute more to refractory soil organic matter than above-ground crop residues, as revealed by a long-term field experiment. Agriculture, Ecosystems & Environment141, 2011,

15 Lanta Lanta kasvattaa maan hiilivarastoa Maan mittakaavassa vain tilojen ulkopuolelta tuleva aines tuo uutta hiiltä systeemiin lanta päätyy pellolle joka tapauksessa Paljon lantaa Ei lantaa Bolinder et al. 2010

16 Hiilen sidonta kivennäismaissa vs. turpeen hajotus Jos viljelyssä on turvemaita, kivennäismaiden hiilivarastojen kasvattaminen on pipertelyä Suomessa turvemaat ovat suurin kasvihuonekaasujen lähde Source: Statistics Finland

17 t CO2-ekv./ha Viljelyn vaikutukset turpeessa Viljelytoimet Ojitus Lannoitus Kalkitus Muokkaus Mikrobitoiminta kiihtyy Turpeen hajotus Turpeen ominaisuudet muuttuvat Ympäristövaikutukset Vesistöpäästöt Kaasupäästöt Viljely voimistaa turpeen hajotusta (eloperäisen aineksen mineralisaatiota) nitraatin huuhtoutuminen 3-kertaista 40 kivennäismaihin verrattuna fosforia huuhtoutuu yhtä paljon kuin 25 kivennäismaista mutta enemmän liukoisessa muodossa 10 5 suuret kaasumaiset päästöt 0 Pellonraivauksen kasvihuonekaasupäästöt Turve, monivuotinen kasvi Turve, yksivuotinen kasvi Kivennäismaa N2O CO2 17

18 Johtopäätökset Olennaista juuri nyt hiilivarastojen kannalta: Hidastetaan turpeen hajoamista pelloissa Parannetaan heikkokuntoisimpien kivennäismaiden laatua Viedään lantaa kasvinviljelytiloille Etsitään turvallisia maanparannusaineita tilojen ulkopuolelta Nurmen roolia hiilivarastojen kasvattamisessa voidaan korostaa kehittämällä mallinnusta esimerkiksi niin, että juurten kemiallinen koostumus selvitetään ja käytetään sitä lähtötietona työ käynnissä

19 Thank you!