Pitkittynyt kuivuus vaikeutti nurmen hiilensidontaa kesällä
Ilmatieteen laitos aloitti toukokuussa 2018 hiilensidontamittaukset sekä nurmella että kaurapellolla Qvidjan tilalla Paraisilla, Varsinais-Suomessa. Peltojen hiilensidonta käynnistyi hyvin kasvukauden alussa, mutta poikkeuksellinen kuivuus ja kuumuus heikensivät hiilensidontakykyä myöhemmin kesällä.
Viljelysmaiden kyky sitoa hiiltä maaperään on nostanut viime aikoina maatalouden ilmastovaikutukset paitsi tieteelliseen, myös vilkkaaseen poliittiseen keskusteluun. Maaperän hiilen määrän lisääntyminen paitsi hillitsee ilmastonmuutosta, tutkitusti myös parantaa maaperän tuottavuutta. Hiilen sitominen maaperään onkin maa- ja metsätalousministeriön maatalouden ilmasto-ohjelman ensimmäinen tavoite, jolla edistetään suomalaisen ruokajärjestelmän kestävyyttä.
Kasvit yhteyttävät ilmakehän hiilidioksidia ja käyttävät hiiliyhdisteitä omaan aineenvaihduntaansa sekä kasvuun. Kasvien tai muiden ravintoketjuun kuuluvien organismien kuollessa maaperän mikrobit alkavat hajottaa niitä vapauttaen hiilidioksidia takaisin ilmakehään. Kasvien sitoman ja mikrobitoiminnan vapauttaman hiilen suhde määrää, lisääntyykö vai väheneekö hiilen määrä maaperässä.
Suomen yleisin pellonkäyttömuoto on nurmi, joilla joko laidunnetaan tai joilta kerätään talteen tuorerehua tai kuivattua heinää. Ilmatieteen laitos tutkii parhaillaan nurmen ja ilmakehän välistä hiilidioksidin, veden ja lämmönvaihtoa Paraisilla, Qvidjan tilalla eddy covariance eli pyörrekovarianssimenetelmällä.
Nurmen hiilensidonta heikkoa kesäkuun korjuun jälkeen
Mittaukset aloitettiin toukokuussa 2018, jolloin nurmi oli jo voimakas hiilen nielu lämpimän sään ja riittävän maan kosteuden ansiosta. Kesäkuun alkupuolella nurmelta kerättiin rehua kuiva-aineena noin 2000 kg hehtaaria kohden eli karkeasti noin 100 g hiiltä neliömetriä kohden. Tämän jälkeen mikrobitoiminnan maasta vapauttama hiilimäärä ylitti nurmen yhteytysnopeuden ja pelto vapautti jonkin aikaa hiiltä ilmakehään ennen kuin keskikesän sateet kiihdyttivät nurmen kasvua ja palauttivat sen taas hiilinieluksi.
Kuva: Alkukesän pelto toimi hiilen nieluna eli se sitoi ilmakehästä hiiltä enemmän kuin vapautti sitä (negatiiviset arvot). Korjuun jälkeen pelto toimi hiilen lähteenä, kunnes maan kosteutta nostaneet keskikesän sateet mahdollistivat uuden kasvun ja pellon palautumisen hiilen nieluksi. Heinäkuun lopulla pitkittynyt kuivuus ja kuumuus on heikentänyt kasvien kykyä sitoa hiiltä ilmakehästä ja nurmen vaikutus ilmakehään on ollut melko neutraali.
Pitkittynyt kuivuus ja mahdollinen lämpöstressi ovat kuitenkin laskeneet kasvien kykyä sitoa hiiltä tänä vuonna yleisesti erityisesti länsi- ja etelärannikolla. Vaikka nurmi onkin hitaasti korjuun jälkeen kasvanut eli sitonut hiiltä itseensä, maaperän mikrobitoiminta on vapauttanut hiiltä maaperästä ilmakehään lähes vastaavan määrän. Alustavien tulosten mukaan pelto on kolmen kuukauden aikana sitonut noin 130 grammaa hiiltä neliömetrille eli noin 1 300 kilogrammaa hehtaarille. Määrästä vain noin neljä prosenttia on kertynyt kesäkuun korjuun jälkeen. Kasvukauden ulkopuolella kasvien lakastuessa mutta mikrobitoiminnan edelleen jatkuessa maaperästä on odotettavissa enemmän hiilidioksidipäästöjä kuin sen sidontaa. Talteen kerätyn nurmibiomassan määrä on myös jäämässä paljon normaalia pienemmäksi.
Mittauksia jatketaan ensi vuodelle, jolloin nurmella aloitetaan kiertolaidunnus eli nautojen, hevosten ja lampaiden vuorottainen laidunnus. Todennäköisesti erilaisten sääolosuhteiden takia näitä vuosia on vaikea verrata suoraan toisiinsa, mutta mittausten avulla havaittuja hiilivoiden ja ympäristötekijöiden välisiä riippuvuuksia hyödyntämällä erilaisia kasvukausia kyetään vertailemaan mallien avulla.
Qvidjassa tutkitaan myös maanparannusaineita
Nurmenviljelyn lisäksi Qvidjassa on kuluneena kesänä tutkittu intensiivisesti, miten eri maanparannusaineet vaikuttavat kasvihuonekaasuvirtoihin sekä maaperän lämpötila- ja kosteusoloihin kaurapellolla. Tavoitteena on selvittää, millaisilla maanparannusaineilla viljelyn ilmakehää lämmittävä vaikutus minimoituu ja hiilen sidonta maaperään ja kasvillisuuteen maksimoituu. Maanparannusaineina kokeessa on muun muassa erilaisia biohiiliä ja paperiteollisuuden sivuvirtoina syntyviä kuituja. Ensimmäiset tulokset valmistuvat syksyn 2018 aikana.
Kasvihuonekaasumittausten lisäksi Ilmatieteen laitos tutkii yhdessä Helsingin yliopiston tutkijoiden kanssa, miten maanparannusaineet vaikuttavat mikrobiologiseen toimintaan, lajistoon, ravinteiden saatavuuteen, hiilen ja typen määrään sekä pysyvyyteen ja kasvien kasvuun ja kasvun allokaatioon eli jakautumiseen kasvin eri osiin. Tutkimuksen tavoitteena on myös etsiä kustannustehokkaita ja luotettavia menetelmiä peltojen hiilitaseen todentamiseksi, minkä vuoksi peltolohkoja on myös keilattu monikanavalaserilla ja seurattu satelliiteista. Mittausaineistoja voidaan käyttää myös Ilmatieteen laitoksella käytössä olevien ilmastomallien testaamiseen ja parametrisointiin.
Tutkimus on osa Ilmatieteen laitoksen sekä Baltic Sea Action Groupin koordinoimaa ja Sitran rahoittamaa Carbon action -hanketta (www.carbonaction.fi).
Kuva: Tutkimusavustaja Niina Ruoho mittaa kasvihuonekaasuja kammiomenetelmällä kaurapellolta, jota on käsitelty eri maanparannusainein.
Teksti: Liisa Kulmala
Lisätietoja:
Ilmastojärjestelmätutkimus-yksikön päällikkö Jari Liski, jari.liski@fmi.fi, puh. 040 748 5088Kasvihuonekaasuryhmän päällikkö Tuomas Laurila, tuomas.laurila@fmi.fi, puh. 029 539 5510