Maatalousmaasta huuhtoutuva liukoinen orgaaninen hiili Helena Soinne, Riitta Lemola, Laura Hoikkala ja Eila Turtola 14.5.2014 1
Orgaanisen aineksen merkitys maatalousmaassa Ylläpitää kasvukuntoa Parantaa maan rakennetta, vähentää tiivistymis- ja eroosioriskiä sekä parantaa maan kykyä pidättää vettä ja ravinteita. Hajotustoiminta ylläpitää ravinteiden kiertoa Orgaanisen aineksen vähentyminen on yksi EU:n tasolla todetuista maaperän tilaan liittyvistä uhkista Myös Suomessa (Heikkinen et al. 2013: Declining trend of carbon in Finnish cropland soils in 1974 2009): Kivennäismailla maan C vähenee n. 0.4% vuodessa (n. 220 kg ha -1 ) Orgaanisilla mailla (C > 30%) C:n määrä vähenee 0.2 0.3 % Viljelytoimenpiteillä pyrittävä ehkäisemään C:n vähentymistä edistämään orgaanisen aineksen kertymistä maahan 14.5.2014 2
Viljelytoimenpiteet ja orgaanisen aineksen huuhtoutuminen Erilaisten viljelytoimenpiteiden vaikutus maan orgaanisen aineksen kertymiseen Intensiivinen muokkaus kiihdyttää orgaanisen aineksen hajoamista Kevennetty muokkaus ja suorakylvö edistää orgaanisen aineksen kertymistä maan pintaan Luomuviljelyssä maahan tulee lisää orgaanista ainesta lannan mukana Kuinka paljon pelloilta huuhtoutuu orgaanista hiiltä (DOC)? Lisääkö maan pintaan kertyvä orgaaninen aines tai lannankäyttö lannoitteena orgaanisen aineksen huuhtoutumista pelloilta? 14.5.2014 3
Liukoisen orgaanisen hiilen huuhtoutuminen MTT:n koekentät Toholampi Luomutuotanto Hietamaa 2 + 2 lohkoa: Luomu-kotieläintila, tuottaa rehut ja lanta levitetään pellolle Tavanomainen kasvinviljelytila, väkilannoitteet ja torjunta-aineet Yöni (Jokioisilla) Luomutuotanto Savimaa 2 + 2 + 2 lohkoa: Luomu ja tavanomainen viljely sekä luonnonnurmi (niitty) Kotkanoja (Jokioisilla) - Kyntö ja suorakylvö Savimaa 2 + 2 lohkoa 14.5.2014 4
Toholammin huuhtoutumiskenttä - Luomuviljely Toholammilla, Keski-Pohjanmaalla DOC:n huuhtoutumista seurattiin 4:llä lohkolla 2 x tavanomainen viljanviljely 2 x luomukierto Virtaamapainotteinen näytteenotto, pinta- ja salaojavaluntavedet erikseen 14.5.2014 5
Toholammin huuhtoutumiskenttä - Luomuviljely mm 350 300 250 200 150 100 50 Luomu 6 Tavanomainen 8 Luomu 10 Tavanomainen 12 0 11.4.12 31.5.12 20.7.12 8.9.12 28.10.12 Valunta tulee pääasiassa salaojavaluntana Valumaveden DOC-pitoisuuksissa ei seurantajakson aikana näy viljelymenetelmästä riippuvia eroja Pintavalunta Salaojavalunta DOC mg l -1 Luomu 6 20 16 Luomu 10 16 13 Tavanomainen 8 16 16 Tavanomainen 12 15 18 14.5.2014 6
Toholammin huuhtoutumiskenttä - Luomuviljely DOC kg/ha 70 Luomu 6 Tavanomainen 8 Luomu 10 Tavanomainen 12 60 50 40 30 20 10 0 1.4.2012 21.5.2012 10.7.2012 29.8.2012 18.10.2012 7.12.2012 Lohkoilta vuoden aikana tuleva kokonaiskuormitus ei tällä seuranta-jaksolla poikkea eri viljelymenetelmien välillä 14.5.2014 7
Yöni Luonnonnurmi (niitty), luomu ja tavanomainen Yönin huuhtoutumiskenttä Jokioisilla (savimaa) Virtaamapainotteinen vesinäytteenotto Pinta- ja salaojavalunta samassa 14.5.2014 8
Yöni Luonnonnurmi (niitty), luomu ja tavanomainen DOC kg ha -1 70 60 50 40 30 20 10 Tavanomainen 1 Niitty 2 Niitty 3 Luomu 4 Tavanomainen 5 Luomu 6-12.3.12 1.5.12 20.6.12 9.8.12 28.9.12 17.11.12 6.1.13 25.2.13 Mittausjakson aikana niittylohkoilta tuli suurimmat kuormat Niityiltä tulevassa valumavedessä korkeammat DOC-pitoisuudet kuin tavanomaisesti viljellyillä mg l -1 Tavanomainen 1 9.5 Tavanomainen 5 9.4 Luomu 4 8.8 Luomu 6 12.0 Niitty 2 11.4 Niitty 3 14.5 14.5.2014 9
Kotkanojan huuhtoutumiskenttä - Kyntö ja suorakylvö Jokioisilla, Lounais-Hämeessä Neljä lohkoa, joista pintavalunta- ja salaojavesinäytteet virtaamapainotteisesti 2 x kyntö, 2 x suorakylvö 14.5.2014 10
Kotkanojan huuhtoutumiskenttä - Kyntö ja suorakylvö mm 350 300 Kyntö A, PV Kyntö C, PV Kyntö A, SO Kyntö C, SO SK B, PV SK D, PV SK B, SO SK D, SO DOC kg ha -1 30 25 250 20 200 150 100 15 10 50 5 0 17.3. 25.6. 3.10. 11.1. 21.4. 0 17.3. 6.5. 25.6. 14.8. 3.10. 22.11. 11.1. 2.3. 21.4. Suorakylvetyiltä lohkoilta enemmän pintavaluntaa ja vähemmän salaojavaluntaa Verrattuna kyntöön, suorakylvetyillä suurempi osuus DOC-kuormasta tulee pintavalunnan mukana. 14.5.2014 11
Kotkanojan huuhtoutumiskenttä - Kyntö ja suorakylvö DOC-kuorma määräytyi valunnan mukaan Muokkausmenetelmä ei seuranta-aikana vaikuttanut DOCkuorman määrään Pintavalunta Salaojavalunta mg l -1 Kyntö A 9.3 9.3 Kyntö C 10.1 9.3 Suorakylvö B 9.2 9.9 Suorakylvö D 8.6 9.7 DOC kg/ha 35 30 25 20 15 10 5 Kyntö A SK B Kyntö C SK D 0 11.2.12 21.5.12 29.8.12 7.12.12 17.3.13 14.5.2014 12
Inkubointikoe - Kotkanoja Pelloilta huuhtoutuvan DOC:n käyttökelpoisuus Itämeren bakteereille Mukana neljän lohkon pinta- ja salaojavaluntavedet, näytteet otettiin 25.10.2013 Alustavat tulokset: Ilman ravinnelisäyksiä DOC-pitoisuus väheni keskimäärin 10 % (3.7% - 16.7%) 2 kk:n aikana Fosforilisä: DOC:n pitoisuus aleni keskimäärin 14% (6.2% - 22.9%) 2 kk:n aikana 14.5.2014 13
Yhteenveto huuhtoutumiskentistä DOC kg ha -1 70 Yöni, niitty (savimaa) 60 50 Toholampi (hietamaa) 40 30 20 10 Kotkanoja ja Yöni (savimaa) 0 12.3.12 1.5.12 20.6.12 9.8.12 28.9.12 17.11.12 6.1.13 25.2.13 14.5.2014 14
Yhteenveto huuhtoutumiskentistä Valunnan kasvaessa DOC-kuorma kasvaa DOC kg/ha 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 Valunta mm Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta / Jarkko Hovi 14.5.2014 15
Yhteenveto huuhtoutumiskentistä Valunnan kasvaessa DOC-kuorma kasvaa Sulan maan aikaan sama valunta tuottaa suuremman kuorman DOC kg/ha 8 Talvi 7 Kesä 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 Valunta mm Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta / Jarkko Hovi 14.5.2014 16
Yhteenveto huuhtoutumiskentistä Pintamaan hiili% ja DOC-kuorman välillä on positiivinen korrelaatio Muita vaikuttavia tekijöitä ovat maalaji ja maanrakenne DOC kg ha -1 70 60 50 40 30 20 10 y = 7.4507x + 8.8756 R² = 0.6462 0 2 3 4 5 6 7 Maan C% 14.5.2014 17
Johtopäätökset Maatalousmaan liukoisen orgaanisen hiilen kuorma on samaa suuruusluokkaa kuin kivennäismaalla kasvavan metsän Pelloilta vesistöön huuhtoutuvan hiilen määrä oli seurantavuonna 17% (12-23 %) Heikkinen et al. (2013) esittämästä 0.4% vuosittaisesta (keskimäärin 220 kg ha -1 ) hiilihäviöstä. Maatalousmaasta lähtevään liukoisen hiilen kuormaan vaikuttavaa ensisijaisesti valunta (vuodenaika), mutta myös maan hiili% Yhden vuoden seurantajakson aikana ei havaittu eroja eri viljelymenetelmien vaikutuksesta DOC-kuormaan Orgaanisista peltomaista huuhtoutuvan DOC:n määrä? 14.5.2014 18
KIITOS 14.5.2014 19