Kipsinlevitykseen soveltuvien lohkojen kartoitus

Vanhempi tutkija Juha Riihimäki Suomen ympäristökeskuksesta on laatinut ensimmäisen arvion kipsinlevitykselle soveltuvasta peltoalasta Saaristomeren valuma-alueella.

Juha Riihimäki, Suomen ympäristökeskus

Kuinka paljon Etelä-Suomen rannikkoalueilta löytyy peltoja, joille kipsiä voidaan levittää? Tätä asiaa selvitin alustavasti Saaristomeren valuma-alueella. Siihen kuuluvat Laajoen, Mynäjoen, Hirvijoen, Aurajoen, Paimionjoen, Halikonjoen, Uskelanjoen ja Kiskojoen-Perniöjoen valuma-alueet sekä rannikon mantereella olevien pienten jokien valuma-alueet ja näiden välialueet (Kuva 1). Kaikki saaret, mukaan lukien Saaristomeren suuret saaret (mm. Kemiönsaari, Paraisten saaret, Rymättylä ja Kustavi) jäivät tässä vaiheessa vielä pois tarkastelusta. Koko tarkastelualueen pinta-ala on lähes 658 000 hehtaaria, josta peltoa on noin 202 000 hehtaaria.

Kuva 1. Saaristomeren valuma-alue (Juha Riihimäki / SAVE)

Ensimmäinen tehtävä oli erotella tarkastelualueesta ne pellot, joilta tulevat valumavedet laskevat järviin, joissa vesi viipyy pitkään. Jäljelle jäivät pellot, joista vesi laskee mereen joko suoraan tai lyhytviipymäisten järvien kautta. Veden viipymällä on merkitystä kipsin käyttöön siten, että kipsin sisältämä sulfaatti saattaa pitkäviipymäisissä järvissä aiheuttaa veden kerrostuneisuutta ja mahdollistaa pohjaan varastoituneiden ravinteiden vapautumisen veteen.

Valuma-alueista rajasin siis pois kaikki niiden yli 1 ha suuruisten järvien valuma-alueet, joissa järven viipymä on yli 10 vuorokautta (aineistona järvirekisterin yli 1 ha järvet ja niille vesistömallia varten laskettu viipymä). Raja-arvoksi valittu 10 vuorokautta on vesipolitiikan puitedirektiivin vesimuodostumien tyypittelyohjeessa annettu lyhytviipymäisten järvien raja-arvo.

Ulkopuolelle jätin myös happamilla sulfaattimailla olevat pellot sekä pellot, jotka ovat pohjavesialueilla, Natura2000-alueilla tai välittömästi niiden läheisyydessä. Happamien sulfaattimaiden peltoja rajatessani käytin GTK:n happamien sulfaattimaiden ennakkotulkintaa, sillä varsinainen kartoitus ei ole vielä koko alueella valmistunut. Pois jäivät pellot, joilla ennakkotulkinnan mukainen happaman sulfaattimaan todennäköisyys on suuri tai kohtalainen (Kuva 2).

Kuva 2. Kipsinlevitykseen soveltumattomat, viipymältään pitkien järvien valuma-alueet, happamien sulfaattimaiden alueet, pohjavesialueet ja Natura 2000 alueet ovat kuvassa mustia alueita (Kartta: Juha Riihimäki / SAVE)

Karkean arvion peltojen maalajisuhteista sain maannostietokannasta, jonka luokkajaon yleistin savimaihin, kivennäismaihin ja orgaanisiin maihin.

Lopullinen kipsinlevitykseen soveltuva peltoala näyttää tarkastelun mukaan olevan Saaristomeren mantereella olevalla valuma-alueella siis oheisen taulukon mukainen. Kipsinlevitykseen soveltuvia peltoja on tarkastelemallani alueella yhteensä arviolta 132 000 hehtaaria. Huomattava on, että tarkastelussa on mukana kaikki peltolohkot riippumatta pellon käytöstä.

Kipsinlevitykseen sopiva peltoala Saaristomeren valuma-alueella (alustava arvio, Juha Riihimäki, SYKE)

Pinta-ala (hehtaaria)
Kaikki pellot 132 000
Kivennäismailla olevat pellot 22 000
Savimailla olevat pellot 106 000
Orgaanisilla mailla olevat pellot 4 000

 

Kasvustonäytteenottoa

Kun keväällä otettiin ensimmäiset maanäytteet pilottialueelta kipsinlevityksen jälkeiseltä ajalta, nyt kesäkuun lopulla oli vuorossa kasvustonäytteenottokierros. Ennen kipsinlevitystä kasvustonäytteet otettiin viime vuonna näihin samoihin aikoihin.

Kasvustonäytteitä kävivät tutkimusalueelta keräämässä Riikka Mäkilä ja Juho Moisio ProAgriasta. Silmämääräisesti arvioiden kasvuston kunto oli normaali sekä kipsi- että vertailulohkoilla. Näytteet analysoidaan Viljavuuspalvelussa. Syksyllä pystymme sitten kertomaan kipsinlevityksen mahdollisista vaikutuksista sadon laatuun. Alla muutama kuva näytteenottokierrokselta.

Juho Moisio ProAgriasta kerää tutkimuksen vertailualueelta kaurakasvustosta osanäytteitä. (Kuva: Riikka Mäkilä / SAVE)
Viime syksynä kipsikäsitelty kevätvehnälohko. (Kuva: Riikka Mäkilä / SAVE)
Kevätvehnäkasvustoa toiselta kipsinlevityslohkolta. (Kuva: Riikka Mäkilä / SAVE)

 Kiitos Riikalle ja Juholle näytteenotosta!

Kipsistä ei haittaa vuollejokisimpukoiden toukille

SAVE-hankkeessa on juuri valmistunut tutkimus kipsin vaikutuksista vuollejokisimpukoiden toukille. Tutkimuksissa selvitettiin veteen liuenneen kipsin vaikutuksia toukkien selviytymiseen eri kipsipitoisuuksilla. Testatuilla pitoisuuksilla kipsistä ei havaittu olevan haittaa toukkien elinkyvylle. Tutkimukseen osallistuneet vuollejokisimpukat ovat jo palanneet kotiinsa Perniönjokeen. Tutkija Johanna Salmelin (SYKE) kertoo tutkimuksen toteutuksesta ja tuloksista tarkemmin.

SAVE-hankkeen kipsinlevityksen pilottialueella Savijoella on luonnonsuojelulain ja EU:n luontodirektiivin nojalla rauhoitetun, uhanalaisen vuollejokisimpukan (Unio crassus) elinalueita, joten tutkimme kipsin eli kalsiumsulfaatin vaikutuksia lajiin. Sulfaatti, kuten muutkin ionit, voi haitata makean veden eläinten ionisäätelyä. Viime syksynä tutkittiin täysikasvuisten vuollejokisimpukoiden vasteita kipsille, ja nyt vuorossa oli selvittää vaikutuksia simpukoiden glokidium-toukille.

Vuollejokisimpukan glokidium-toukat ovat mikroskooppisen pieniä, noin 0,2 millimetrin mittaisia. Niillä on kaksi kuorenpuoliskoa, jotka ne kykenevät sulkemaan, mutta muuten ne eivät pysty aktiivisesti liikkumaan. Kuorenpuoliskoissa on pienet väkäset, joiden avulla ne tarttuvat kiinni kohtaamaansa kalaan pakollista loisintavaihetta varten. Simpukoiden elinkierto on monivaiheinen. Emosimpukat hedelmöittyvät, kun ympäröivästä vedestä kulkeutuu koiraan sukusoluja hengitysputken kautta simpukan sisään, minkä jälkeen alkiot alkavat kasvaa emosimpukan kiduslehdillä. Yhden simpukan sisällä voi kehittyä tuhansia toukkia. Emosimpukka vapauttaa toukat veteen, missä ne selviävät hengissä vain muutamia päiviä. Tänä aikana niiden täytyy kohdata kalaisäntä, jonka kiduksilla tai evillä ne loisivat muutaman viikon ajan kehittyäkseen muodonmuutoksen läpikäytyään elinkierron seuraavaan vaiheeseen, nuoruusvaiheeseen. Tämän jälkeen nuoret simpukat irrottautuvat kalasta ja jatkavat kasvuaan joen pohjaan kaivautuneena.

 

Hydrobiologi Rami Laaksonen kerää vuollejokisimpukoita Perniönjoesta. Simpukoiden kuorta varovasti raottamalla varmistettiin, että simpukan ulommilla kiduslehdillä oli kehittymässä toukkia. (Kuvat: Johanna Salmelin)

Tutkimusta varten aikuisia, toukkia kantavia vuollejokisimpukoita kerättiin toukokuussa Perniönjoesta. Työhön oli Varsinais-Suomen ELY-keskuksen myöntämä poikkeuslupa. Simpukat kuljetettiin laboratorioon ilmastetussa jokivedessä kylmälaukuissa.

Kipsin vaikutuksia vuollejokisimpukan glokidium-toukkiin tutkittiin lyhytaikaisilla, yhden ja kahden vuorokauden mittaisilla altistuskokeilla. Koevetenä käytettiin Savijoen Mittapadolta kerättyä vettä, johon lisättiin kipsiä vastaamaan kuutta eri sulfaattipitoisuutta: 30, 60, 120, 240, 480 ja 960 mg/l. Lisäksi mukana oli kaksi kontrollikäsittelyä: Savijoen vesi ilman lisättyä kipsiä, ja Perniönjoen vesi simpukoiden keruupaikalta.

Altistettavat toukat kerättiin vuollejokisimpukoiden ylläpitoastioista, joten emosimpukat säilyivät vahingoittumattomina. Toukkien elinkyky altistuksen päätyttyä mitattiin niiden kyvyllä sulkea kuorensa vasteena ruokasuolakäsittelylle. Elävät, elinkykyiset toukat olivat aukinaisia, ja reagoivat nopeasti viereen pipetoituun suolavesitippaan sulkemalla kuorensa. Toukat, jotka eivät reagoineet suolaveteen, laskettiin kuolleiksi, kuten myös altistuksen aikana ennen suolavesikäsittelyä sulkeutuneet yksilöt.

Elinkykyisten toukkien osuus oli keskimäärin yhtä suuri kaikissa käsittelyissä sekä yhden että kahden vuorokauden altistuksen jälkeen. Kokeiden pitoisuudet valittiin siten, että mukaan saatiin kipsipilotin aikainen keskimääräinen sulfaattipitoisuus (30 mg/l) ja maksimipitoisuus (470 mg/l) Savijoessa. Näistä pitoisuuksista ei tämän tutkimuksen perusteella ole haittaa vuollejokisimpukan toukkien elinkyvylle.

   

Vuollejokisimpukan eläviä, kuorenpuoliskot auki olevia glokidium-toukkia (kuva 1) ja kuorensa sulkeneita toukkia (kuvat 2 ja 3). (Kuvat: Johanna Salmelin)

Kesäkuun alussa simpukat palautettiin takaisin Perniönjokeen. (Kuvat: Johanna Salmelin)

Tutkijat: Johanna Salmelin (SYKE), Matti Leppänen (SYKE), Heikki Hämäläinen (Jyväskylän yliopisto)

Viljelijöiden kokemuksista pontta kipsikäsittelyn tulevaisuudelle

Anna-Kaisa Kosenius, Helsingin yliopisto

Vuodenvaihteessa toteutimme kipsihankkeeseen osallistuneille viljelijöille kyselyn. Tarkoituksena oli selvittää kokemuksia kipsikäsittelyn eri vaiheista (toimitus, varastointi, tilan sisäinen kuljetus, levitys, peltotöihin sovitus ja kalusto). Lisäksi pyysimme viljelijöiden arvioita kipsin käytettävyydestä ja tulevaisuudennäkymistä osana maatalouden ympäristötukijärjestelmää. Taustatiedoiksi pyysimme vielä tietoja muun muassa viljelymenetelmistä, kokemuksesta, koulutuksesta ja mielipiteistä.

Kysely oli varsin pitkä ja työläs täyttää, ja siitä saimmekin palautetta. Eräässä vastauslomakkeessa haikailtiin humoristisesti sihteeriä paikalle täyttämään lomakkeita… Pituudesta huolimatta lähes kaikki vastasivat, ja vastausprosentti oli niinkin hyvä kuin 87. Vastanneiden viljelijöiden kipsikäsitelty pinta-ala vastasi 91 prosenttia kipsikäsitellystä alasta.

Kiitämme vielä kaikkia arvokkaista tiedoista liittyen kipsinlevityksen käytännön toteutukseen!

Käytännön haasteet ratkaistavissa

Vastauksia on analysoitu eri tavoilla ja erilaisilla tilastollisilla menetelmillä kevään kuluessa. Pääjohtopäätöksenä onkin jo aiemmin todettu pilotin sujuneen hyvin.

Ongelmia kipsikäsittelyn eri vaiheissa ei ilmennyt paljonkaan. Sovitut toimitusajankohdat pitivät päivän tarkkuudella. Seitsemän viljelijää raportoi pieniä harmeja: isojen rekkojen kulkuvaikeudet, juuttuminen peltoon tai tien painuminen. Mursketta ja sepeliä oli tarvittu. Maan ja teiden pehmenemisen lisäksi jotkut viljelijät peittelivät kipsikasoja sateen vuoksi. Toisaalta kipsin kastumisen ei havaittu vaikuttavan levittämiseen mitenkään. Tuulinen sää sen sijaan heikensi levityksen tasaisuutta. ”Säävaraus” liittyykin myös kipsinkäytön käytännön onnistumiseen.

Kipsinlevityksen sovittamisessa peltotöihin sovittamisessa vaikutti olleen eniten haasteita, vaikka syksyn sää olikin hyvä. Muutama viljelijä raportoi ajankäyttöhaasteista. Kipsinlevittäminen osui työhuippuun, ja etenkin syyskylvöjen vuoksi kipsin levittämiselle tuli kiire puinnin ja syyskylvöjen välissä. Päivää piti pidentää. Noin kuudesosa viljelijöistä levitti kipsin itse, mutta erään kyselyyn vastanneen viljelijän mielestä myös urakoitsijan käytöstä huolimatta hanke vei kohtuullisen paljon isännän työaikaa kaikkine järjestelyineen ja sopimisineen. Talvilevitys olisi varmasti helpompaa, mutta silloin suuri osa kipsistä huuhtoutuisi sulamisvesien myötä pois eikä vaikutus fosforin kuormitukseen olisi halutun voimakas.

Poikkeukselliset sääolosuhteet vaikuttivat myös kyselyyn

Pilotin tarkoituksena oli uuden menetelmän testaaminen käytännössä ja saadun kokemuksen ja opitun tallentaminen myöhempää käyttöä ja kipsikäsittelyn suunnittelua varten. Poikkeuksellisen hyvä syyssää pakotti kuitenkin kyselyn tekijät lisäämään poikkeuksellisia kysymyksiä kyselylomakkeeseen selvittämään kipsin käytön käytännön haasteita. Muutenhan käytännön pilotin hyödyllisyys kipsikäsittelyn suunnittelun tukena olisi jäänyt puolitiehen hyvän sään takia.

Olikin mielenkiintoista kuulla viljelijöiden arvioita siitä, miten kipsinlevitys sujuisi niin sanottuna tavallisena syksynä, joka ei olisi niin kuiva ja hyväsäinen kuin kulunut syksy, ja missä kohdissa tulisi eniten haasteita eteen. Hankalampana syksynä esimerkiksi toimituksen tulisi onnistua pomminvarmasti niin, että kipsi olisi levitettävissä säiden puolesta tarjoutuvana sopivana hetkenä. Haastava syksy lisäisi myös tilan sisäistä kuljetusta, kun pitäisi löytää kantavat varastointipaikat, ja myös kaluston vaurioitumisriski kasvaisi. Levitysvaihe varsinkin suorakylvöpelloille arvioitiin erityisen haastavaksi. Logistiikka, riittävä työvoima levittämisessä ja kustannusten nousu sateisena syksynä näyttävätkin nousevan ykköshaasteiksi.

Viljelijöillä uskoa kipsikäsittelyyn?

Entä viljelijöiden halukkuus käyttää kipsiä tulevaisuudessa? Analyysi paljasti monenlaisia syitä sille, miksi viljelijät lähtivät mukaan kipsipilottiin. Toki peltojen sopivuus ja sijainti valuma-alueella olivat ensimmäisiä asioita, mutta myös muita syitä kuvattiin tärkeiksi. Esimerkiksi pilotissa mukana olleiden viljelijöiden mukaan uteliaisuus kipsimenetelmän vaikutuksista ulottui ravinnekuormituksesta maan rakenteeseen, ja kipsipilottihanke tuo uutta tietoa näistä asioista. Mitkä osallistumisen syyt liittyisivät kipsin käyttöön tulevaisuudessa, kun se ei olisikaan menetelmänä uusi?

 

Poimintoja viljelijäkyselyn tuloksista

Kipsin käyttöä tulevaisuudessa voidaan hiukan arvioida kyselyssä olleisiin yksittäisiin kysymyksiin annettujen vastausten perusteella, mutta parempi ymmärrys vaatii kyselyvastausten tarkastelua kokonaisuutena. Yleisesti suhtautuminen kipsiin oli positiivista. Noin neljä viidestä pilottiin osallistuneesta ilmoitti, että voisi käyttää kipsiä tulevaisuudessa. Miltei yhtä moni sanoi voivansa suositella käyttöä muille viljelijöille.  Vain noin viidennes uskoi, etteivät viljelijät muualla Suomessa ottaisi kipsiä käyttöön osana ympäristötukijärjestelmää.

Liitimme kyselyyn paljon mielipideväittämiä, jotta voisimme analysoida tilastollisin menetelmin, millaisia kiinnostuksen kohteita tai motiiveja osallistumiseen on. Aineistosta piirtyi hyvin kolme ulottuvuutta. Ensinnäkin se, että kipsi voi edistää satoa ja maanrakennetta. Toiseksi, kokeileminen ja kaluston kehittäminen on innostavaa. Ja kolmanneksi, kipsin avulla on mahdollisuus parantaa vedenlaatua ja maatalouden mainetta ympäristöasioissa.

Motivaatioihin ja niiden painotuksiin liittyvä Ålandsbankenin Itämeriprojektin rahoittama analyysi on tekeillä. Pyrimme selvittämään tätä asiaa lisää myös tulevan syksyn kyselyssä, josta yritämme tehdä edellistä kevyemmän. Sen tarkoitus on kipsikäsittelyn käyttöönoton edellytysten tarkentamisen lisäksi selvittää käytännön kokemuksia kipsin vaikutuksista.

 

Vähentääkö kipsi liuennutta, kaikkein rehevöittävintä fosforia?

Petri Ekholm
Erikoistutkija
Suomen ympäristökeskus

Valumavesissä on kahdenlaista fosforia: maa-ainekseen sitoutunutta fosforia ja liuennutta fosforia. Maa-ainekseen sitoutuneen fosforin määrää voi päätellä veden ulkonäöstä: mitä sameampaa vesi on, sitä enemmän siinä on maa-ainesta ja siihen sitoutunutta fosforia. Kipsin levityksen jälkeen valumavedet kirkastuivat silmin nähden. Kirkastumisen vahvistivat Savijoen jatkuvatoimiset anturit, jotka mittaavat veden sameutta tieteellisen tarkasti, hiukkasten aiheuttaman valon sironnan perusteella. Sameuden vähenemisestä voidaan päätellä, että kipsattujen peltojen eroosio väheni. Toisin sanoen maahiukkaset ja niihin sitoutunut fosfori eivät siis lähteneet aiemmassa määrin liikkeelle vaan jäivät peltoon.

Liuennut fosfori sen sijaan on niin silmille kuin antureillekin näkymätöntä: veden optisista ominaisuuksista ei voi päätellä, onko liuennutta fosforia vähän vai paljon. Pitoisuuden saa selville vain ottamalla vesinäytteen ja viemällä sen laboratorioon määritettäväksi. Siellä näyte suodatetaan hyvin tiuhan suodattimen läpi. Suodoksesta saadaan fosforin pitoisuus selville, kun fosfori värjätään siniseksi yhdisteeksi, jonka intensiteetti on suoraan verrannollinen pitoisuuteen.

Liukoisen fosforin vaikutukset vesistöissä on helppo havaita. Kuva: Pirjo Ferin

Vaikka liuennut fosfori ei silmille näy, näkyvät sen vaikutukset sitäkin selvemmin. Se on nimittäin levien herkkua. Niin sanottu liuennut ortofosfaatti on ainoa fosforin muoto, joka pystyy kulkeutumaan niin viljelyskasvien kuin levienkin solunseinän läpi. Se on siis ainoa suoraan kasveille käyttökelpoinen fosforiyhdiste. Jotta maa-ainekseen sitoutunut fosfori olisi käyttökelpoista, sen on ensin vapauduttava ortofosfaatiksi. Vuosikymmenten tutkimuksesta huolimatta on edelleen epäselvää, missä määrin ja millaisissa oloissa maa-ainesfosfori muuntuu käyttökelpoiseksi. Se kuitenkin tiedetään, että osa fosforista ei koskaan vapaudu vaan hautautuu hiukkasten mukana vesien pohjalle.

Maatalouden vesiensuojelumenetelmien olisi hyvä vähentää sekä maa-ainesfosforin että liuenneen fosforin kulkeutumista pelloilta vesiin. Valitettavasti näin ei aina ole. Esimerkiksi peltojen talviaikainen kasvipeite voi vähentää tehokkaasti eroosiota ja maa-ainesfosforin kulkeutumista, mutta saattaa lisätä liuenneen fosforin huuhtoutumista fosforin kertyessä pintamaakerrokseen, jossa se voimakkaimmin valumavesien huuhdottavana.

Kipsin etu on se, että se tehoaa kumpaankin fosforimuotoon. Näin tapahtui ainakin Nummenpään kipsikokeessa, jossa käsiteltiin 100 hehtaaria peltoa kipsillä Vantaanjoen valuma-alueella. Siellä maa-ainesfosforin kulkeuma väheni 60 prosenttia ja liuenneen fosforin huuhtouma 30 prosenttia. Mutta miten käy Savijoella? Tähän kysymykseen ei vielä voida vastata.

Lounais-Suomen poikkeuksellisen kuivien kelien johdosta SAVE-hankkeelle on kertynyt liian vähän edustavia vesinäytteitä, joiden perusteella liuenneen fosforin muutoksia voi arvioida. Siinä missä kipsinlevitysalueen alajuoksulta, Parmanharjulta, on kipsikäsittelyn jälkeen kertynyt yli 5000 sameushavaintoa, vesinäytteitä ja liuenneen fosforin määrityksiä on vain 12. Aineistossa oleva hajonta, ”kohina”, peittää vielä alleen mahdollisen kipsisignaalin. Tästä keväästä lähtien näytteenottoa on tihennetty, kun lisänäytteitä ottaa ja määrittää Lounais-Suomen vesiensuojeluyhdistys. Koska kesästä tulee kuiva ja lämmin, joutunemme odottamaan tietoa kipsin vaikutuksesta liuenneeseen fosforiin syksyyn asti.

Valokuvia maanäytteenotosta

Kerroimme vähän aikaa sitten, kuinka kipsin vaikutuksia maaperään ja kasvustoon tutkitaan. Jotta tiedämme, minkälainen tilanne on ollut ennen kipsin levitystä, käytiin pilottialueella näytteitä ottamassa viime kesänä. Nyt kun kipsin levityksestä on jo kulunut hieman aikaa ja kipsi on liuennut maaperään, oli aika käydä ottamassa uudet näytteet vaikutuksien arvioimista varten.

Riikka Mäkilä ja Terhi Ajosenpää ProAgriasta kävivät toukokuun alussa näytteenottokierroksella pilottialueella. Näytteet otettiin samoista pisteistä, joista ensimmäiset näytteet oli otettu. Näytteiden ottamisessa noudatetaan tarkkoja ohjeita, jotta varmistetaan näytteiden vertailukelpoisuus.

Alta löytyy hieman valokuvia näytteenottokierrokselta. Näytteet on nyt lähetetty Viljavuuspalvelun ja Luken laboratorioihin. Niiden valmistuttua osaamme jo kertoa hieman kipsin vaikutuksesta maaperässä. Tuloksista kerrotaan nettisivuillamme syksyllä.

SAVE-hankkeen maanäytteiden otossa käytetyt välineet.
Vasemmanpuoleisessa kuvassa Terhi Ajosenpää ottaa pintamaanäytettä vertailulohkolta, jolle ei ole levitetty kipsiä. Oikealla Terhi kaivaa pohjamaanäytteen ottoa varten maakuoppaa.
Pohjamaanäytteen otto pohjamaanäytekairalla.
Edustavat maanäytteet koottiin rasioihin, jotka lähetettiin analysoitavaksi Viljavuuspalveluun, ja minigrip-pusseihin, jotka lähetettiin tutkittaviksi Luonnonvarakeskukselle.

Valokuvat Riikka Mäkilä / SAVE-hanke.

SAVE mukana Rantojensiivoustalkoissa

SAVE-hanke osallistui viime lauantaina 29.4. Itämerihaasteen, Helsingin kaupungin ympäristökeskuksen ja Helsingin yliopiston järjestämiin Puhtaat rannat -rantojensiivoustalkoisiin. Talkoilla siivottiin Herttoniemenrantaa Tuorinniemen uimarannan molemmin puolin. Jo perinteeksi muodostuneet Rantatalkoot olivat tänä vuonna osa Itämerihaasteen ja SiistiBiitsin Rantojen siivousaaltoa 29.4. – 6.5.2017, jonka aikana järjestetään talkoita Suomi100-hengessä ja kansainvälisenä yhteistyönä eri puolella Itämerta.

Talkooväki jalkautui maastoon siivoamaan rantoja roskista Kuva: Eliisa Punttila

Koleasta säästä huolimatta talkoisiin saapui mukava määrä porukkaa. Alkuun kuultiin apulaiskaupunginjohtaja Pekka Saurin tervehdys ja seurattiin videotervehdykset Tallinnasta, Turusta ja Pietarista, joissa myös järjestettiin rantatalkoot. Helsingin yliopiston Tvärminnen tutkimusryhmä oli paikalla sukeltamassa roskia uimarannan edustalta sekä esittelemässä akvaarioiden avulla miltä meren pohjassa näyttää. Meren mikroroskista ja SYKEn uusista merien roskaantumisesta kertovista nettisivuista oli kertomassa Outi Setälä Suomen ympäristökeskuksesta. Yleisö pääsi kuulemaan myös, miten rantavedet saadaan kirkkaammiksi peltojen kipsikäsittelyn avulla projektikoordinaattori Eliisa Punttilan kertomana.

Talkooväki koolla. Kuva: Eliisa Punttila

Siivouksen jälkeen talkoolaiset saivat vielä nauttia Loopin tarjoaman talkoolounaan sekä Dave Lindholmin esityksen. Rannoilta löytyi roskaa kymmeniä jätesäkillisiä ja ympäristötaiteilija Tikke Tuuran johdolla mielenkiintoisimmista roskista tehtiin roskataidetta.

Talkoolaiset keräsivät rantaviivan läheisyydestä valtavan määrän roskaa. Pressun päälle kerättynä erikoisimmat löydöt. Kuva: Pinja Näkki
Talkoolaiset saivat tietoa myös peltojen kipsikäsittelystä Kuva: Eliisa Punttila

Kipsiä vai rakennekalkkia?

Eliisa Punttila, Projektikoordinaattori
Eliisa Punttila,
Helsingin yliopisto

Meiltä kysytään usein: miksi kipsi, miksei rakennekalkki? Mitä eroa niillä on? Milloin pitäisi käyttää kipsiä ja milloin rakennekalkkia? Nämä kysymykset ovat tärkeitä myös hankkeellemme. Vaikka tutkimuksissa keskitymmekin vain kipsiin, ajatuksena on oppia lisää myös rakennekalkista ja siitä, voisiko se olla kipsiin rinnastettava vesiensuojelukeino.

Kipsiä vai kalkkia?
Kuva-arvoitus: Kummassa kasassa on kipsiä, kummassa rakennekalkkia?

Opintoretki rakennekalkin pariin

Ruotsissa rakennekalkin käyttö tunnetaan paremmin, joten lähdimme viime syksynä etsimään tietoa sieltä. Matkustimme lokakuussa Ruotsin Södertäljeen tutustumaan Nordkalkin, Nefcon ja Tukholman veden yhteiseen Project Born -hankkeeseen. Hankkeen tavoitteena on tutkia rakennekalkin ja kalkkisuodinojien käyttöä savimailla fosforihuuhtoumien vähentämiseksi. Retkellä tutustuimme hankkeen perustamaan infopisteeseen ja kuulimme ruotsissa tehdyistä rakennekalkkikokeista. Alla muutama valokuva retkeltämme.

Vierailimme hankkeen perustamalla infopisteellä, jossa sai tietoa rakennekalkista ja sen käytöstä. Kuva: Eliisa Punttila
Infopisteellä pääsi kokeilemaan eri rakennekalkkimäärillä käsiteltyjen savimaiden muokattavuutta. Kuva: Eliisa Punttila
SLU:n Kerstin Berglund ja NordKalkin Lars Wadmark perehdyttivät meidät rakennekalkin saloihin. Kuva: Eliisa Punttila

Opintoretki antoi alkusysäyksen rakennekalkkia koskevien tutkimusten lukemiselle, ja ymmärryksemme aiheesta on lisääntynyt entisestään. Tutkimus ei rajoitu vain Ruotsiin, vaan myös Suomessa on tehty joitakin laboratorio- ja kenttäkokeita. Viimeisimpiä kenttäkokeita on tehnyt esimerkiksi hiljattain päättynyt LOHKO-hanke. Seuraavaksi avaan tarkemmin, mitä rakennekalkilla tarkoitetaan, millainen on sen vaikutusmekanismi, sekä mitä tiedetään sen vedenlaatuvaikutuksista.

Mitä rakennekalkki on ja miten se toimii?

Rakennekalkki määritellään siten, että siinä on reaktiivisena ainesosana joko poltettua kalkkia (kalsiumoksidia, CaO) tai sammutettua kalkkia (kalsiumhydroksidia, Ca(OH)2) sekä kalsiumkarbonaattia (CaCO3). Markkinoilla on erilaisia rakennekalkkituotteita, joissa näitä ainesosia voi olla erilaisissa suhteissa.

Rakennekalkituksen yhtenä tavoitteena on nostaa peltomaan pH:ta, minkä toteuttavat rakennekalkista irtoavat hydroksidi- ja karbonaatti-ionit. Toisena tavoitteena on mururakenteen parantaminen. Kun rakennekalkin reaktiivisesta ainesosasta irtoava kalsium liittää savihiukkasia toisiinsa, muodostuu suurempia savipartikkeleita. Reaktiivinen ainesosa aiheuttaa maassa muitakin reaktioita, jotka muodostavat pysyviä mururakenteita.

Edellytys reaktioiden syntymiselle ja rakennekalkituksen onnistumiselle on levityksen ja multauksen nopea toteutus, ettei reaktiivinen osa ehdi reagoida ilman hiilidioksidin kanssa. Silloin lopputuloksena olisi tavallista kalkkia. Käsittelyn onnistuminen edellyttää myös, että peltomaa on riittävän kuiva ja lämmin (yli 4 astetta). Multaus on suositeltu tehtäväksi kultivaattorilla tai lautasmuokkaimella kahdesti risteäviin suuntiin, jotta rakennekalkki sekoittuu hyvin. Riippuen käytettävästä rakennekalkista, levitys tapahtuu joko kuivan tai kostean kalkin levitysvaunulla.

Rakennekalkin käyttömäärälle ei ole olemassa yhtä suositusta, vaan se vaihtelee käsiteltävän kohteen savespitoisuuden ja pH:n mukaan, sekä ilmeisesti myös sen mukaan, missä suhteessa rakennekalkki sisältää eri ainesosia. Hehtaarille levitettävä määrä voi olla esimerkiksi 5 tai 15 tonnia.

Vedenlaatuvaikutuksista ei selviä lukuja

Rakennekalkin uskotaan olevan tehokas keino vähentämään fosforihuuhtoumaa. Perusteluna on muun muassa se, että rakennekalkin aikaansaama maan mururakenteen paraneminen edistää maan vedenläpäisykykyä, parantaa kasvien juuristoa sekä vähentää pintavaluntaa ja edelleen eroosiota. Toisaalta joissakin tilanteissa maan pH:n muutos muuttaa myös fosforin sitoutumista, mikä ainakin teoriassa voi vähentää fosforihuuhtoumaa.

Tällä hetkellä käsityksemme on, että rakennekalkin fosforikuormitusta vähentävistä vaikutuksista on saatu tutkimuksissa viitteitä, mutta julkaistuja tutkimustuloksia on vielä vähän. Yleisesti voidaan todeta, että rakennekalkituksella on havaittu olevan kiintoaineeseen sitoutuneen fosforin huuhtoumaa vähentävä vaikutus, mutta fosforikuormituksen vähenemisen suuruusluokasta tai rakennekalkin käyttömäärästä vesistövaikutusten aikaansaamiseksi ei toistaiseksi ole selviä vastauksia. Liukoisen fosforin tai muiden aineiden huuhtoumia on harvoin mitattu tai kokeista on saatu ristiriitaisia tuloksia.

Toistaiseksi rakennekalkin vedenlaatuvaikutuksia on selvitetty laboratorio- ja kenttäkokeilla, mutta ei vastaavin valuma-aluetasoisin tutkimushankkein, kuten kipsille on tehty. Vaikutuksia on seurattu suhteellisen lyhyen ajan. Kokeista saatuja tuloksia on vaikea verrata keskenään, koska niissä on käytetty erilaisia koeasetelmia. Tehtyjen kenttäkokeiden ongelmana on, ettei taustamuuttujien vaikutusta tuloksiin ole aina riittävästi huomioitu (mm. levitysolosuhteiden vaikutus, peltomaan ominaisuudet). Yleisenä haasteena on myös se, ettei rakennekalkin koostumukselle ole olemassa tarkkaa määritelmää, eikä sisältöä tai alkuperää ole aina ilmoitettu kokeen yhteydessä.

Lisätutkimusta tarvitaan

Jotta rakennekalkkia voitaisiin käyttää nimenomaan vesiensuojelumenetelmänä, tarvittaisiin lisää tietoa sen vaikutuksista vedenlaatuun pitkällä aikavälillä sekä eri koostumuksilla, käyttömäärillä ja erityyppisillä peltomailla. Toisaalta tarvittaisiin lisätietoa myös rakennekalkin käytettävyydestä ja kustannuksista. Näin voitaisiin arvioida esimerkiksi optimaalista käyttöä haluttujen vedenlaatuvaikutusten aikaansaamiseksi sekä mahdollisten sivuvaikutusten selvittämiseksi.

On siis toistaiseksi vielä vaikea antaa vastausta kysymykseen, ovatko rakennekalkki ja kipsi toisiinsa rinnastettavia vesiensuojelukeinoja. Kipsin vaikutuksista on olemassa vahvaa näyttöä ja tietomäärä kasvaa jatkuvasti hankkeen edetessä. Rakennekalkin vesiensuojelukäyttöön ja vedenlaatuvaikutuksiin liittyy vielä selvitettäviä kysymyksiä. Toisaalta rakennekalkilla ja kipsillä on myös muita käyttökohteita kuin vesiensuojelu. Se mihin pyritään, ratkaisee, tulisiko valita kipsi vai rakennekalkki. Rakennekalkki tulee kyseeseen esimerkiksi silloin, kun tavoitteena on nostaa pellon pH:ta.

Vastaus arvoitukseen: vasemmanpuoleisessa kuvassa on rakennekalkkia (kuva: Nordkalk), oikeanpuoleisessa kipsiä (kuva: Pasi Valkama).

Kipsin vaikutus maaperään ja kasvustoon

SAVE-hankkeessa pyritään selvittämään kipsinlevityksen vaikutuksia mahdollisimman laajasti. Aikaisemmin olemme kertoneet, kuinka vaikutuksia tarkkaillaan vesieliöissä, mm. vuollejokisimpukassa. Tällä kertaa aiheena on kipsin vaikutus peltojen maaperään ja kasvustoon. Maaperä- ja ympäristötieteen professori Markku Yli-Halla perehdyttää meidät aiheeseen ja analysoi samalla ennen kipsinlevitystä otettujen näytteiden tuloksia.

Kesällä 2016 ennen kipsin levitystä kerättiin maanäytteitä Savijoen valuma-alueen peltojen muokkauskerroksesta ja jankosta (pohjamaasta). Näytteenoton tarkoitus oli saada käsitys alueen viljelymaiden ominaisuuksista ennen kipsin levitystä, jotta kipsikäsittelyn aiheuttamia muutoksia voidaan aikanaan luotettavasti arvioida. Samasta syystä jokaiselta seurantalohkolta kerättiin myös kasvinäyte.

Kipsin vaikutusta peltomaahan tarkkaillaan SAVE-hankkeessa. Kuva: Janne Artell / NutriTrade

Näytteitä otettiin sekä pilotti- että vertailualueelta ja niin kipsikäsiteltäviltä kuin -käsittelemättömiltä peltolohkoilta. Maanäytteistä tehtiin viljavuusanalyysin perustutkimus. Siinä määritettiin maalaji ja multavuus aistinvaraisesti, pH(H2O) ja maan helppoliukoisten suolojen pitoisuutta kuvaava johtoluku sekä muutamien helppoliukoisten kasvinravinteiden (Ca, Mg, K, P, S) pitoisuudet. Kationipitoisuuksien perusteella laskettiin efektiivinen kationinvaihtokapasiteetti. Lisäksi määritettiin vesiuuttoisen fosforin pitoisuus.

SAVE-hankkeen näkökulmasta ovat oleellisia etenkin kalsium-, magnesium- fosfori- ja rikkipitoisuudet sekä maan johtoluku ja jossain määrin pH. Kipsin mukana maaperään tulee runsaasti kalsiumia ja rikkiä ja näiden pitoisuuksien voidaan olettaa kipsikäsittelyn myötä kasvavan. Mg-pitoisuus todennäköisesti puolestaan vähenee, koska Ca syrjäyttää kationinvaihtopaikoilta Mg-ioneja, jotka voivat huuhtoutua syvemmälle. Sulfaatin liukeneminen näkyy todennäköisesti myös jonkin verran kohoavina johtoluvun arvoina.

Kipsin vaikutus pellon helppoliukoisen fosforin pitoisuuteen on keskeinen seurantakohde. Maaperäkemian lainalaisuuksien pohjalta voi päätellä, että kipsin fosforikuormitusta pienentävä vaikutus ei pohjaudu varsinaisesti helppoliukoisen fosforin pitoisuuden alenemiseen vaan maan suolapitoisuuden ja kalsiumpitoisuuden kasvun aiheuttamaan fosforin liukenemisen vähenemiseen ja samoista tekijöistä johtuvaan pienempään eroosioon. Kun maan mururakenne vahvistuu suolapitoisuuden kasvun myötä, valumaveteen päätyy vähemmän maapartikkeleita ja siten myös niihin sitoutunutta fosforia. Tällöin liikkeelle lähtevän ja Savijokeen päätyvän fosforin määrä pienenee. Viljelijöitä kiinnostaa epäilemättä suuresti se, vaikuttaako kipsikäsittely kasvien fosforin saantiin ja lannoitustarpeeseen. Aikaisemmin kasvihuoneessa tehdyn kokeen perusteella kipsilisäys ei heikennä kasvien fosforin saantia eikä siis lisää fosforilannoituksen tarvetta.

Kipsi on neutraalisuola, jonka lisäys maahan ei periaatteessa aiheuta muutoksia maan pH:ssa. Kipsi tosin sisältää kalsiumia, ja monet luulevat virheellisesti sen nostavan maan pH:ta, kun kerran sitä on kalkitusaineissakin. Maan pH:n kohoaminen perustuu kuitenkin kalkitusaineen anioniin, joka kipsissä on sulfaatti; se ei sido eikä luovuta happamuutta eikä näin ollen vaikuta maan happamuuteen. Kipsin liukeneminen nostaa hieman maan suolapitoisuutta, mikä saattaa hieman (joitain pH-yksikön kymmenyksiä) alentaa viljavuusanalyysissä mitattavaa pH(H2O)-arvoa.

Näytteiden maalajijakauma oli alueelle tyypillinen: 70 % edusti savimaita ja 30 % karkeita kivennäismaita. SAVE-aineiston karkeat kivennäismaat olivat kaikilta kemiallisilta ominaisuuksiltaan hyvin Liedon ja Tarvasjoen alueen karkeiden kivennäismaiden kaltaisia. Savimaat poikkesivat alueen savimaista hieman enemmän kuin karkeat maat. Suurin ero oli maan P-luvussa, joka SAVE-aineiston savimaissa edusti selvästi yhtä viljavuusluokkaa korkeampaa tasoa.

Kasvinäytteistä määritettiin yhteensä 12 eri aineen kokonaispitoisuudet (N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn, B ja Se). Kerätyistä kasvinäytteistä 22 oli viljoja, 7 heinää ja lisäksi mukana oli yksi näyte hernekasvustosta. Kasvinäytteille vertailukohdan löytäminen on hieman hankalampaa, koska SAVE-hankkeen näytteet edustivat kohtalaisen nuoressa kasvuvaiheessa olevaa kasvustoa, ja kirjallisuudesta löytyy pääasiassa tuleentunutta viljakasvustoa (jyvät, oljet) koskevaa tietoa. Merkille pantavaa on se, että valtaosa näytteiden seleenipitoisuuksista oli alle määritysrajan (<0,02 mg/kg) ja vain harvassa tapauksessa kasvien seleenipitoisuus oli tasolla, johon lannoituksella pyritään (0,1 mg/kg).  Vaikuttaakin siltä, että Savijoen valuma-alueen viljelijät käyttävät huomattavassa määrin lannoitteita, jotka eivät sisällä seleeniä. Toivottavasti he ottavat asian huomioon kotieläintensä ruokinnassa.

Kipsikäsittelyn jälkeisen näytteenoton aika on nyt käsillä. Maaperänäytteet otetaan nyt keväällä ennen toukotöiden alkua ja kasvustonäytteet alkukesästä. Näiden tulosten analysoinnin jälkeen voimme jo arvioida, kuinka kipsi vaikuttaa maaperässä ja peltojen kasvustossa.

Professori Markku Yli-Halla
Maaperä- ja ympäristötiede
Helsingin yliopisto

Kevätkatsaus vedenlaatuun

SAVE-hankkeen asiantuntija, SYKEn erikoistutkija Petri Ekholm vastaa kirjoituksessa kysymyksiin vedenlaadun kehityksestä Savijoella.

Syksy oli erittäin kuiva. Minkälaisia kevät ja mennyt talvi ovat olleet kelien ja lumitilanteen puolesta?

Keli on jatkunut melko kuivana. Talvella lunta oli hyvin vähän pilottialueella. Kevään myötä on tullut vesisateita, mutta ne eivät ole olleet runsaita.

Miten kelit ovat näkyneet Savijoessa virtaavan veden määrässä verrattuna syksyyn ja aiempiin vuosiin?

Kun verrataan Savijoessa virranneen veden määrää, niin virtaamalukemat ovat olleet toistaiseksi pienempiä kuin viime keväänä. Vuosi 2016 oli poikkeuksellisen kuiva, ja kelit ovat siis jatkuneet kuivina myös tämän vuoden puolella. Tämän kevään virtaamia voidaan pitää korkeintaan kohtuullisina.

Vaikka Savijoessa on keväällä virrannut vettä paikoin runsaasti, on kevät ollut kokonaisuudessaan kuiva ja virtaamat aiempaa alhaisemmat. Kuva: Janne Artell / NutriTrade

Ja entäpä sitten se kaikkein tärkein eli vedenlaatu: minkälaisia tuloksia mittauspaikoilta on saatu?

Erittäin rohkaisevia ja toisaalta odotetun kaltaisia. Parhaiten tietoa on maa-ainekseen sitoutuneen fosforin määrästä. Kipsinlevityksen jälkeisenä aikana marraskuun alusta maaliskuun puoliväliin asti ulottuvalla tarkastelujaksolla mittaustulokset noudattavat toivottua järjestystä: suurimmat fosforimäärät on havaittu vertailuvaluma-alueen mittapisteellä yläjuoksulla, keskiasemalla määrä on jo laskenut ja selvästi pienimmät maa-ainekseen sitoutuneen fosforin määrät on havaittu ala-asemalla eli kipsinlevitysalueen alareunalla. Toisaalta kipsin käytöstä indikoivat sulfaattiluvut noudattavat käänteistä järjestystä, mikä on erittäin loogista.

Ala-aseman eli Parmanharjun mittauspisteen läpi on tarkastelujakson aikana kulkenut 26 % prosenttia vähemmän maa-ainesfosforia kuin yläaseman läpi vesimäärään ja valuma-alueen kokoon suhteutettuna. Ala-aseman valuma-alueella sijaitsevista pelloista kuitenkin 57 prosenttia on sellaisia, joille kipsiä ei levitetty viime syksynä. Tämä tarkoittaa sitä, että kipsikäsitellyiltä pelloilta valuvan partikkelifosforin määrä on vähentynyt jopa 60 prosenttia!

Miten tulokset näkyvät käytännössä?

Käytännössä kipsikäsittelyn vaikutuksen voi parhaiten havaita yksittäisissä peltolammikoissa. Savijoessa vaikutusta on vaikea nähdä. Tämä johtuu osittain juuri siitä syystä, että kipsikäsittelemättömien peltojen osuus alueella on niin suuri.

Joillain peltolohkoilla lammikot ovat olleet kristallinkirkkaita. Kuva: SAVE-hanke.

Voiko tuloksista tehdä johtopäätöksiä kipsikäsittelyn tehokkuuden suhteen?

Sen voi sanoa, että jos tulokset jatkavat samalla mallilla, niin päästään todella lähelle samoja tuloksia kuin aiemmassa kipsikäsittelyn tutkimushankkeessa Nummenpäässä. Liuenneesta fosforista on kuitenkin vielä niin vähän havaintoja, että muutoksen suuruutta sen määrissä on toistaiseksi vaikea arvioida.

Onko vedenlaadun mittaamisessa koettu vastoinkäymisiä?

Parmanharjun mittalaitteisto koki kovia maaliskuun puolivälissä. Savijoen kasvaneet vesimäärät saivat soraa ja muuta materiaalia joen pohjalla liikkeelle ja nämä onnistuivat peittämään laitteiston. Tilanne korjattiin nopeasti, mutta muutaman vuorokauden mittaustulokset tuolta asemalta joudutaan julistamaan kelvottomiksi eli ne niin sanotusti liputetaan. Tällä ei kuitenkaan ole hankkeen kannalta merkitystä. Kun dataa on tulevaisuudessa tarpeeksi, ala-aseman luvut interpoloidaan keskiaseman lukujen avulla noille muutamalle päivälle. Tämä oli ensimmäinen tämän kaltainen tapaturma ja suurin yksittäinen vastoinkäyminen – aiemmat liputukset ovat johtuneet mittareihin ajautuneista roskista ja ovat olleet lyhytaikaisempia. Mutta kuten sanottu, tällä ei ole merkitystä hankkeen onnistumisen kannalta.

Savijoki ja Parmanharjun mittauspiste kuvattuna lintuperspektiivistä. Kuva: Janne Artell / NutriTrade

Mitä vedenlaadun seurannassa on lupa odottaa seuraavaksi?

Vedenlaadun seurannassa eletään jälleen todella jännittäviä aikoja. Jos kelit toisivat sateita vielä ennen kylvöä, niin Savijoesta saataisiin erittäin mielenkiintoisia mittaustuloksia. Keväällä myös tihennetään käsin tehtävää näytteenottoa, jonka avulla vaikutuksia liuenneessa fosforissa tarkastellaan. Uudet näytteet helpottavat tarkastelua merkittävästi!

Lisäksi Savijoen alajuoksulle, pilottialueen ulkopuolelle, on perustettu uusi mittauspiste vuollejokisimpukoiden hyvinvoinnin tarkastelua varten. Lähiaikoina myös tuolta pisteeltä saadaan dataa arvioitavaksi. Tämä on todella mielenkiintoista paitsi vuollejokisimpukoiden kannalta niin myös kipsivaikutuksen tarkastelussa. Tässä saadaan tietoa siitä, mitä tapahtuu jokivedelle, kun siihen taas sekoittuu valumavesiä alajuoksun kipsikäsittelemättömiltä alueilta.

Myös virtaamamittauksia jatketaan keväällä ja nämä osaltaan täsmentävät vedenlaatuarvioita, kun joessa virtaavasta veden määrästä saadaan tarkempaa tietoa.

Onko vedenlaadusta vielä muita huomioita?

Kyllä, tärkeä sellainen: ero kipsialueen ja vertailualueen vedenlaadun välillä on ollut suurimmillaan juuri silloin kuin sen on toivottukin olevan eli silloin kuin virtaama on suurimmillaan. Tämä on erittäin hyvä merkki!