Jatkuvatoiminen ravinnekuormituksen seurantaverkosto Kirmanjärven valumaalueella Mari Räty 1, Kirsi Järvenranta 1, Perttu Virkajärvi 1, Erkki Saarijärvi 2 ja Hanna Kröger 3 1) MTT Maaninka, Kotieläintuotannon tutkimus 2) Vesi-Eko Oy Water-Eco Ltd 3) Savonia-ammattikorkeakoulu, Ympäristötekniikka Maataloustieteen Päivät 8. 9.1.2014 Helsinki
Nurmiviljelyn vesistökuormitus Vuonna 2013 Suomen maatalousmaasta lähes kolmannes (29 %) eli noin 651 100 ha oli nurmia sis. rehunurmet (säilörehu-, kuivaheinä- ja, tuorerehunurmet), laidun, siemenheinä. Josta n. 12 % Pohjois-Savossa Ja noin 12 % eli 272 000 ha oli kesantoalaa (sis. luonnonhoitopellot, kesannot, viherlannoitusnurmet). Kuva: MTT/Perttu Virkajärvi http://www.maataloustilastot.fi/ Käytössä oleva maatalousmaa; ennakkotiedot 27.6.2013 Lainattu 2.1.2014
10.3. 17.3. 24.3. 31.3. 7.4. 14.4. 21.4. 28.4. 5.5. Lumi ja routa (cm) P-pitoisuus (mg/l) valunta (mm) Pintavalunta keväällä (Järvenranta, K. & Virkajärvi, P.; MTT Maaninka) 60 50 40 30 20 10 0-10 -20-30 18 15 12 9 6 3 0-3 -6-9 Pintavalunta mm Lumi cmpvm Routa cm Kokonais-P mg/l Kuva: MTT/Perttu Virkajärvi Pintavalunta muodostaa noin 30 % kokonaisvalunnasta. Jopa 80 % fosforin vuotuisesta kokonaishuuhtoumasta voi tulla 2 viikon aikana keväällä (Huom. Ilmastonmuutos ja muuttuvat syksyt/talvet). Valtaosa kuormituksesta tulee kasvukauden ulkopuolella (kevätpainotteinen). Jopa 90 % kokonaisfosforista voi olla liukoisessa muodossa.
Kirmanjärvi Ylä-Savon Vesi Oy:n varavesilähde, tekopohjaveden raakavesilähde Maatalous, sisäinen kuormitus, haja-asutus Pinta-ala: 2,8 km 2 ; keskisyvyys 3,9 m, maksimisyvyys 9,7 m Koko valuma-alue: 26,6 km 2 ; pelto-% n. 31, metsä-% n. 58 67 % 78 % 33 % 22 % http://www.ely-keskus.fi/documents/10191/268023/pohjoissavonely_pintavesientilaluokitus2013.pdf Lainattu 2.1.2014 http://www.ely-keskus.fi/documents/10191/268023/luokittelutilastoposely.pdf Lainattu 2.1.2014
Tutkimusvaluma-alue Tutkimusvaluma-alue 3,0 km 2 Ruostepuron osavaluma-alue: pelto-% 32, metsä-% 50, suo-% 18 Kirmanjärvi 1 2 99 ha 5 93 ha 3 4 29 ha 54 ha Kuva: MTT/Perttu Virkajärvi
Sumppilammen kosteikko Kosteikko 1,7 ha, valuma-alue 99 ha; pelto-% 56 Kosteikko / valuma-alue -suhde: 1,7 % 3 2 4 Sumppilampi on ollut vesijättöalue, joka on vuonna 1995 rakennettu omalla kustannuksella lintukosteikoksi. Paikallinen metsästysseura sai vuoden 2012 alussa myönteisen rahoituspäätöksen kosteikon kunnostamiseksi (ei-tuotannollisten investointien tuki). Kuva: MTT/Perttu Virkajärvi
Kuvat: MTT/Mari Räty
Kuvat: MTT/Mari Räty
Näytteenotto ja virtaamamittaus Liquiport 2000 RPT20 Kok.-P, liuk.-p, kok.-n, NH 4 -N, NO 3 -N, DOC, kiintoaines, ph, sähkönjohtokyky STS DL/N Series 70 Kuvat: MTT/Kirsi Järvenranta, Mari Räty Starflow Ultrasonic Doppler Instrument Model 6526
Kevätvalmistelut Kuvat: MTT/Mari Räty
Tarkastelujakson sää Sademäärä, mm Lämpötila, o C Lumen vesiarvo, kg m -2 ; mm Lumen syvyys, cm *Vuosi 2011 690 4,2 146 (112 186) 66 (56 76) *Vuosi 2012 802 2,3 110 (60 180) 49 (31 71) **Pitkäaikainen 1981-2010 611 3,2 Vuosi 2011 oli lämmin, ja vuoden keskilämpötila oli Maaningalla mitattua vertailukauden 1981 2010 keskiarvoa korkeampi, sademäärä oli myös hieman keskiarvoa korkeampi. Vuonna 2012 keskilämpötila oli vertailukauteen verrattuna hieman keskiarvoa alhaisempi, mutta vuosi oli tavanomaista sateisempi, vaikka sademäärissä oli suuriakin paikallisia vaihteluita.
Virtaama (m 3 s -1 ) Alustavia tuloksia Kirmanjärveen laskeva Ruostepuro (Näytepiste 1) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 StarFlow Simuloitu; data poimittu 6.8.2012 FlowTracker Päivämäärä
Virtaaman summakäyrä, m 3 1600000 1400000 1200000 1000000 800000 600000 400000 Mittauspiste 1; vuosi 2011 Mittauspiste 1; vuosi 2012 VEMALA-malli; vuosi 2011 VAMALA-malli; vuosi 2012 SYKE-WSFS-VEMALA; 04 516 Ruostepuro. Lainattu 19.12.2013 Vuosi 2011 2012 200000 0 26.12. 11.12. 26.11. 11.11. 27.10. 12.10. 27.9. 12.9. 28.8. 13.8. 29.7. 14.7. 29.6. 14.6. 30.5. 15.5. 30.4. 15.4. 31.3. 16.3. 1.3. 15.2. 31.1. 16.1. 1.1. Päivämäärä Keskivalunta oli vuonna 2011 noin 7 l s -1 km -2 ja vuonna 2012 noin 17 l s -1 km -1.
Virtaaman summakäyrä, m 3 200000 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 Vuosi 2011 2012 Mittauspiste 3; vuosi 2011 Mittauspiste 3; vuosi 2012 Mittauspiste 4; vuosi 2011 Mittauspiste 4; vuosi 2012 Mittauspiste 5; vuosi 2011 Mittauspiste 5; vuosi 2012 0 26.12. 11.12. 26.11. 11.11. 27.10. 12.10. 27.9. 12.9. 28.8. 13.8. 29.7. 14.7. 29.6. 14.6. 30.5. 15.5. 30.4. 15.4. 31.3. 16.3. 1.3. 15.2. 31.1. 16.1. 1.1. Päivämäärä
Kokonaistypen keski-, minimi- ja maksimiarvot (mg l -1 ) mg mg l l -1-1 10.0 40 35 8.0 30 256.0 20 154.0 10 2.0 5 0.0 Kokonais-N 1 1 22 33 4 5 Mittauspiste Vuosi 2011 Vuosi 2012
Kokonaisfosforin keski-, minimi- ja maksimiarvot (mg l -1 ) 2.0 0.6 Kokonais-P mg l l -1 1.6 0.4 1.2 0.8 0.2 0.4 0.0 1 2 3 4 5 Mittauspiste Vuosi 2011 Vuosi 2012
Liukoisen fosforin keski-, minimi- ja maksimiarvot (mg l -1 ) mg l l -1-1 0.4 1.4 1.2 0.3 1.0 0.8 0.2 0.6 0.1 0.4 0.2 0.0 Liukoinen-P 1 2 3 4 5 Mittauspiste Vuosi 2011 Vuosi 2012
Ominaiskuormitusarviot (laskettu valuma-alueen pinta-alayksikköä kohti) Mittauspiste Pelto-% kg ha -1 a -1 Liukoinen-P Kokonais-P Kokonais-N DOC Kiintoaine 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 1 32 0,1 0,4 0,3 0,9 9 15 53 115 27 115 3 100 0,2 0,4 1,0 0,9 23 28 37 43 706 121 4 50 0,1 0,2 0,3 0,6 21 9 52 67 74 210 5 < 1 0,3 0,3 0,4 0,4 2 3 63 63 5 7 Sisältää myös pistemäisen kuormituslähteen; koskee mittauspisteitä 5 ja 1. Peltovaltaiset (pelto-% 39 100) valuma-alueet: Kokonaisfosforihuuhtouma keskimäärin 1,1 kg P ha -1 a -1 ja Kokonaistyppihuuhtouma keskimäärin 15 kg ha -1 a -1 (Vuorenmaa ym. 2002). Luonnontilaiset kivennäismaat ja suot: Kokonaisfosforille keskimäärin 0,049 kg ha -1 a -1 (0,02 0,15 kg ha -1 a -1 ) ja Kokonaistypelle keskimäärin 1,3 kg ha -1 a -1 (0,3 2,3 kg ha -1 a -1 ) (Finér ym. 2010).
Johtopäätökset Alustavat tulokset: Nurmiviljelyyn pohjautuvasta nautakarjataloudesta tulevan fosforikuormitus ei näytä olevan poikkeuksellisen suurta. Leville suoraan käyttökelpoisena olevan liukoisen fosforin varsin suuri osuus kokonaisfosforin huuhtoumasta. Pistemäisen kuormittajan havaitseminen mahdollista. Tulokset ovat kuitenkin vasta kahden vuoden ajalta ja nurmenviljelyn aiheuttaman ravinnekuormituksen luotettava arviointi edellyttää riittävää näytteenottotiheyttä sekä hydrologisen ja maankäytön vuosivaihtelun vuoksi pitkäaikaista seurantatutkimusta. Lisäksi leutojen ja sateisten talvien yleistyminen tulee muuttamaan valunnan ajallista jakautumista, Toistuvat sulamisjaksot Syys- ja talvikuukausien aikaisen valunnan ja siten myös ravinteiden huuhtoutumisriskin lisääntyminen talvikaudella.
Haasteita ja yllätyksiä Kuvat: MTT/Mari Räty
KIITOS! Kuvat: MTT/Mari Räty