Category: Ilmasto

Kirjoittanut Jaana Väisänen

Maailmanlaajuisesti ajatellen maa-alueet ovat kasvihuonekaasujen tuottajia. Intensiivinen maatalous ja väestönkasvusta johtuva maankäytön muutos, eli uusien peltojen raivaaminen luonnontilaisista alueista on radikaalisti lisännyt maaperän kasvihuonekaasupäästöjä. Alla olevaan taulukkoon on koottu tärkeimmät maailman maaperään liittyvät kasvihuonekaasuvirrat. Suurimmat yksittäiset päästöt ovat turvemaiden, soiden ja kosteikkojen metaani, luonnontilaisten maiden typpioksidipäästöt, riisinviljelyn metaani- ja maatalouden typpioksidipäästöt.

Tehokkain maatalouden kasvihuonekaasujen vähentämiskeino olisi luopua turvemaiden viljelystä, päättelee Jens Leifeld katsauksessaan maan kasvihuonekaasujen virroista. Leifeld toteaa lyhyellä aikajänteellä myös hiilen sitomisen maan orgaaniseen ainekseen olevan tehokasta, mutta koska siinä varastokapasiteetti on rajallinen, olisi pitkällä tähtäimellä järkevintä panostaa typpioksidien ja metaanin päästöjen vähentämiseen.

Vuosittaiset kasvihuonekaasuvirrat, milj. tonnia CO2-ekvivalenttia (Leifeld 2006).

(* soiden ja kosteikkojen metaanipäästöt)

Mitä viljelyssä pitäisi tehdä?

Philip Robertson kollegoineen selvitti jo 1990-luvulla, miten eri viljelyjärjestelmät ja niissä käytetyt tuotantopanokset sekä luonnontilaiset alueet vaikuttavat ilmaston lämpenemiseen. Mittarina he käyttivät global warming potential (GWP)- indeksiä. Robertsonin tutkimusryhmän mukaan maatalouden aiheuttamaa ilmaston lämpenemistä voidaan lieventää sopivien viljelymenetelmien valinnalla. Tavanomaisessa viljelyssä kyntämättä viljely on ylivoimainen GWP:n osalta, mutta siinäkin viljelytavan voimakkaat typpipanokset ja kalkitus kumosivat suuren osan muokkaamattomuuden avulla saadusta hyödystä. ”Korvaamalla väkilannoitetyppi biologisella typensidonnalla ja luopumalla kalkituksesta (väkilannoitteista luopuminen johtaa kalkitustarpeen vähenemiseen) pystytään maan GWP-indeksiä korjaamaan pienemmäksi. Viljelyjärjestelmien typen kiertoa tulisi myös tehostaa. Kaikkein tehokkain kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiskeino olisi kuitenkin poistaa marginaalialueiden peltoja viljelystä”. Näin päättelivät tutkijat.

Jatkuva yksivuotisten kasvien viljely lämmittää ilmastoa

USA:ssa tehdyssä tutkimuksessa vertailtiin yhdeksän vuoden ajan neljällä eri tavalla viljellyn maissi-soija-vehnä-viljelykierron, monivuotisen sinimailasen viljelyn, puiden peltoviljelyn sekä metsittymisen eri vaiheissa olevien entisten peltojen kasvihuonekaasujen taseita. Yksivuotisten viljelykasvien viljelyssä vertailtiin kyntämättä viljelyä, perinteistä väkilannoiteviljelyä, low-input väkilannoiteviljelyä ja luomuviljelyä. Kahdessa viimeksi mainitussa järjestelmässä kahtena vuotena kolmesta oli maissin ja vehnän jälkikasvina palkokasvinurmi, joka muokattiin vasta seuraavana keväänä maahan.

Yksivuotisia viljelykasveja sisältävät kierrot, riippumatta viljelytavasta, tuottivat kaikki positiivisen lämpenemispotentiaalin (GWP). Tavanomainen perinteinen viljely tuotti suurimman netto GWP:n, eli 110 g hiilidioksidiekvivalenttia/m2. Maan hiilipitoisuus silti kohosi kaikissa muissa viljelykierroissa paitsi em. tavanomaisessa viljelyssä. Voimakkaimmin (30 g C/m2/v) se kohosi kyntämättä viljelyssä, ja normaalia maanmuokkausta käyttävässä luomu- ja low-input-viljelyssäkin hiilipitoisuus kohosi 8 ja 11 g/m2/v.

Monivuotisten kasvustojen ja metsän kasvihuonekaasutaseet olivat neutraaleja tai erittäin negatiivisia, joten niissä typpipäästöt olivat erittäin matalia ja hiiltä sitoutui orgaaniseen ainekseen. Pienimmän GWP:n tuotti metsittymisen alkuvaiheessa oleva entinen pelto, -211 g CO2-ekvivalenttia/m2.

Taulukko (Robertson ym. 2000):

Maan käyttökelpoisen typen määrä ratkaisevaa

Dityppioksidin päästöt olivat noin kolme kertaa suurempia yksivuotisia viljelykasveja ja sinimailasta viljeltäessä kuin metsittyvissä pelloissa. Viljelymenetelmien välillä ei ollut merkittävää eroa. Väkilannoitteita käyttävissä systeemeissä dityppioksidipäästöt kohosivat heti lannoituskertojen jälkeen. Esimerkiksi maissin viljelyssä lannoite annettiin neljässä erässä. Luomu- ja low-input-viljelyssä palkokasvinurmen satojätteiden hajoamisesta johtuvat dityppioksidipäästöt olivat alhaisempia mutta pitkäkestoisempia kuin väkilannoitteita käytettäessä.

Tutkijat havaitsivat, etteivät viljelyjärjestelmien yhtä suuret dityppioksidipäästöt johtuneet maan muokkauksesta tai lannoituksesta sinänsä, vaan pikemminkin turhan suuresta käyttökelpoisen typen määrästä maassa. He pohtivat mahdollisuuksia, joiden avulla viljojen satotasot voitaisiin ylläpitää ja samalla vähentää peltojen dityppioksidipäästöjä: Viljelyssä tarvitaan tarkempaa typen kierrätystä ja sen vapautumisen säätelyä viherlannoituksesta, satojätteistä ja maan orgaanisesta aineksesta.

Lue lisää:

Robertson, G.P., Paul, E.A. & Harwood, R.R. 2000. Greenhouse gases in intensive agriculture: contributions of individual gases to the radiative forcing of the atmosphere. Science 289: 1922-1925.

Leifeld, J. 2006. Soils as sources and sinks of greenhouse gases. Function of Soils for Human Societies and Environment. Geological Soc., London, Special Publications, 266: 23-44. Artikkeli kertoo, missä mittakaavassa liikutaan maailmanlaajuisesti, ja mitkä ovat ne kaikkein tehokkaimmat menetelmät kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi.

Ruotsin Hallandin Talousseura käynnisti vuonna 2008 projektin, ”JOKER, Jorbrukets klimatpåverkan”, joka pyrkii luomaan malleja maatalouden kasvihuonekaasupäästöjen arvioimiseksi sekä elinkaarianalyysin tapaan että taloudellisesta näkökulmasta, ja etsimään keinoja päästöjen vähentämiseksi.

Projektin ensimmäinen osa julkaistiin huhtikuussa 2009, ja siinä selvitettiin kolmen esimerkkitilan, kasvintuotantotilan, kasvintuotanto-lypsykarjatilan ja sianlihaa tuottava tilan, kasvihuonekaasu-päästöjä. Tulevissa julkaisuissa pääsemme katsomaan, miltä kasvihuonekaasujen päästöjen vähentäminen näyttäisi taloudellisesti, ja millä tavalla tilat voivat vähentää päästöjään. Julkaistussa nykytilan analyysissä kasvihuonepäästöjä tarkasteltiin yritysnäkökulmasta, eli maatila oli se toiminnallinen yksikkö, johon päästöt suhteutettiin. Varsin yleisestihän tutkimuksissa näkee tarkasteltavan päästöjä tuoteyksikköä tai hehtaaria kohti, mutta tässä päästöt suhteutettiin maatilaan, riippumatta sen koosta. Tilat olivat suomalaisin silmin katsellen suuria; kasvintuotantotila 346 ha, lypsykarjatila 637 ha ja sikatila 240 ha.

Tutkijat, Maria Berglund ja kollegat Cederberg, Clason, Henriksson ja Törner, huomauttavat, että tiloilla ei varsinaisesti mitattu päästöjä, vaan tulokset perustuivat mallilaskelmiin, joissa hyödynnettiin muista tutkimuksista saatua informaatiota. – Päästöarviointeihin liittyy aina tiettyä epävarmuutta, tieto ei siis ole kiveen hakattua, he lisäävät. Esimerkiksi nykyhetken kansallisissa ilmastoraporteissa myönnetään, että arviot maaperän typpioksidipäästöistä ovat epävarmalla pohjalla ja että arvioihin liittyy suuri riski. Alan tietovaranto kasvaa ja arviot tarkentuvat kuitenkin koko ajan.

Maatilojen kasvihuonekaasupäästöihin on otettu mukaan elinkaarianalyysin periaatteiden mukaisesti ostopanosten valmistuksen aiheuttamat päästöt, ja kaikki tuotantoprosessit maatilalla, mutta tilan myyntituotteiden päästöt rajoittuvat siihen, kun tuote lähtee maatilalta ulos. Tässä tutkimusraportissa tarkastellaan nykyhetken tilannetta, ja siksi esimerkiksi viljelyn aiheuttamaa maaperän humus-pitoisuuden vähenemistä ja siitä johtuvia hiilidioksidipäästöjä ei ole tässä tutkimuksessa huomioitu ollenkaan. Mainittakoon, että jos halutaan todentaa tilastollisesti luotettavasti esimerkiksi 5 tonnin hiilimäärän (10-15 % maan hiilivarastosta) muutos viiden vuoden aikajänteellä, tämä edellyttää 16 hiilinäytteen ottamista hehtaaria kohti. 1000 hiilitonnin muutoksen todentaminen edellyttäisi 100 kpl maanäytteitä/ha. Humuksen määrän ja laadun sekä ympäristön vaihtelu aiheuttavat mielettömän suurta vaihtelua, ja siksi muutosten osoittaminen vaatii paljon toistoja. Oheisessa kuvassa on havainnollistettu maan hiilipitoisuuden muutos 35 vuoden aikana viljaa viljeltäessä ja eri lannoitteita käytettäessä (Ultunan pitkäaikaiskoe).

Maatalous aiheuttaa puolet maailman metaani- ja 60 % typpioksidipäästöistä

Maatalouden arvioidaan aiheuttavan puolet maailman metaanipäästöistä, josta 30 prosenttiyksikköä on peräisin kotieläinten ruuansulatuksesta. Maailman typpioksidipäästöistä maatalous tuottaa 60 %, ja siitä 40 prosenttiyksikköä on peräisin maan typpiaineenvaihdunnasta. Oheisessa taulukossa esitetään eri lannoitteiden valmistuksen kasvihuonekaasujen päästöt.

Seuraavassa katsomme, miltä asia näyttää hankkeen nykyaikaisilla esimerkkitiloilla:

Kasvintuotantotilan suurin kasvihuonekaasujen lähde oli väkilannoitetyppi (60 % tilan päästöistä). Väkilannoitetypen valmistusprosessi tuottaa typpioksidia ja hiilidioksidia ilmakehään ja maahan levityksen jälkeen typpioksideja vielä maaperässä. Metaanipäästöjä kasvintuotantotilalla ei juuri ollut (Kuva).

Maidontuotanto-kasvinviljelytilalla suurin kasvihuonekaasulähde oli puolestaan eläinten ruuan-sulatuksen metaanintuotanto. Tämä vastasi noin kolmasosaa tilan päästöistä. Koska tila myi ulos myös sokerijuurikasta ja vehnää, ei tila edusta tyypillistä lypsykarjatilaa. Jos lypsykarjatilalla ei ole muuta kasvintuotantoa kuin rehut, ja eläintiheys vastaavasti myös suurempi, on metaanintuotannon osuus kasvihuonekaasupäästöistä tietenkin suurempi (Kuva).

Sikatilalla, jonka rehut, mm. soija, pääasiassa ostettiin, suurimmat kasvihuonekaasupäästöt liittyivät tilan ulkopuolella tapahtuvaan rehujen tuotantoon. Pienelle pinta-alalle levitettävän karjanlannan metaani- ja typpioksidipäästöt olivat myös erittäin suuria. Niiden osuus tilan päästöistä oli viidennes.

Maatilojen fossiilisen energian käyttö, ja sen aiheuttamat hiilidioksidipäästöt, muodosti suhteellisen pienen osuuden tilojen kasvihuonekaasupäästöistä toisin kuin ihmistoiminnassa yleensä. Maatilojen päästöt muodostuivat lähinnä biologisista prosesseista, joissa muodostuu metaania ja typpioksidia, kuten eläinten ruuansulatuksesta ja typpiyhdisteiden hajoamisreaktioista maaperässä.

Teksti Jaana Väisänen

Lue lisää: