Kipsikäsittely happamilla sulfaattimailla

Tyypillinen tasainen sulfaattimaapelto Ylistarossa (Kuva: Markku Yli-Halla)

Suomen happamat sulfaattimaat eli alunamaat sijaitsevat rannikkoseudulla 80 metrin korkeustason alapuolella. Niiden valumavedet laskevat rannikkojokien kautta Suomenlahteen, Saaristomereen ja Pohjanlahteen. Laajimmat sulfaattimaa-alueet ovat Pohjanmaan rannikolla, mutta näitä maita esiintyy kaikkialla rannikkoseuduillamme aina Virolahdelle asti. Varsinais-Suomessa tunnettuja esiintymiä on Perniössä, Sauvossa, Turussa, Mietoisissa, Laitilassa ja varsinkin Sirppujoen valuma-alueella Uudenkaupungin ympäristössä. Geologian tutkimuskeskuksen sivuilla on karttoja happamien sulfaattimaiden esiintymisestä: http://gtkdata.gtk.fi/Hasu/index.html. Aikaisemman arvion (Puustinen et al. 1994) mukaan happamia sulfaattimaita olisi Suomen rannikoilla noin 340 000 ha, mutta uusien kartoitusten valossa tämä ala näyttää liian pieneltä. Esimerkiksi Uudellamaalla olevien sulfaattimaiden olemassa oloon on havahduttu vasta viime vuosina.

Näissä Suomen rannikkoseuduilla sijaitsevissa sulfaattimaissa on (ollut) merenpohjaan kertynyttä rautasulfidia (FeS, FeS2), joka maankuivatuksen jälkeen hapettuu rikkihapoksi (H2SO4). Nykyisillä viljellyillä sulfaattimailla rautasulfidikerrosten alkamissyvyys on yleisimmin 1–1,5 metrin välillä, ja vain harvoin tavataan peltoja, joissa sulfideja olisi jo 0,5–1 metrin syvyydessä (Yli-Halla et al. 1999, 2012).

Sulfaattimaaprofiili Mustasaaressa. Kuvassa näkyy pohjamaan vahva kokkarerakenne (Kuva: Markku Yli-Halla)

Kun sulfaattimaista tultiin Suomessa tietoisiksi 1940-luvulla, niiden maanparannustoimiksi suositeltiin tehokasta kuivatusta ja kalkitusta. Tarkoituksena oli siis saada sulfidi hapettumaan ja huuhtoa syntyvät suolat maasta pois. Aivan pintamaassa sulfideja ei ole koskaan ollutkaan, ja sinne syvemmistä kerroksista huokosveden mukana nousseet suolat ovat huuhtoutuneet pois. Kalkituksen ja maankuivatuksen takia sulfaattimaiden muokkauskerros ei sanottavasti eroa muiden maiden muokkauskerroksesta, ehkä lievästi suurempaa rikkipitoisuutta lukuun ottamatta. Sen sijaan syvemmällä maassa eroja on. Sulfaattimaiden syvemmissä kerroksissa on yleensä keskimääräistä paljon suurempi sulfaattirikin pitoisuus. Erviön (1975) Kyrönjoen valuma-alueella tekemän tutkimuksen (Taulukko 1) mukaan maan sulfaattirikkipitoisuus on sitä suurempi, mitä lähempänä merenpinnan tasoa maa sijaitsee. Tämä johtuu siitä, että lähellä meren pintaa olevat maat ovat nuoria ja ne ovat todennäköisesti olleet lyhemmän aikaa alttiina huuhtoutumiselle. Taulukosta nähdään, että pintamaan sulfaattirikkipitoisuus oli melko pieni ja samaa suuruusluokkaa kaikilla korkeustasoilla, mutta syvemmälle mentäessä pitoisuus oli sitä suurempi, mitä matalampi maan korkeusasema oli. On hyvin todennäköistä, että kaikilla korkeustasoilla on sellaisia alun perin vähän sulfidia sisältäneitä maita, joista käytännöllisesti kaikki sulfidista peräisin oleva rikki on huuhtoutunut pois. Taulukossa 2 oleva Ylistaron maa on esimerkki syvälle hapettuneesta ja melko huuhtoutuneesta sulfaattimaasta, josta ei löytynyt sulfidia vielä 150 cm:n syvyydestäkään.

Taulukko 1. Keskimääräiset sulfaattirikkipitoisuudet (mg/litraa maata) kivennäismaissa eri korkeustasoilla. Määritykset on tehty viljavuusanalyysin happamalla ammoniumasetaattuuutolla (Erviö 1975).

Näytepaikan korkeus                Syvyys                Syvyys               Syvyys

merenpinnasta                           0- 20 cm            50- 70 cm         > 100 cm

 

0-19 m                                                48                       339                         275

20-39 m                                            48                       343                         208

40-59 m                                            44                       134                          281

60-79 m                                            24                       40                            149

80 m-                                                  31                        31                             30

 

Happamilta sulfaattimailta huuhtoutuu rikkiä tyypillisesti useita satoja kiloja hehtaarilta vuodessa. Esimerkiksi Seinäjoella sijaitsevalla Rintalan pengerrysalueella vuotuiseksi rikkihuuhtoumaksi on arvioitu 630 kg/ha (Österholm & Åström 2004), kun muilta mailta rikin huuhtoutuma on tyypillisesti 20 kg/ha (Turtola & Jaakkola 1986). Rintalan alueen rikkivarojen on arvioitu olevan 40 tonnia/ha maan pinnasta kahden metrin syvyyteen saakka.

Sulfaattimailla mahdollinen kipsikäsittelystä tuleva rikki ei ratkaisevasti muuta maan rikkivarojen tai huuhtoutuman suuruutta. Jos pellolle levitetään kipsiä 3 tonnia/ha, tulee samalla levitetyksi rikkiä noin 600 kg/ha. Jos tämä määrä huuhtoutuisi kokonaisuudessaan neljässä vuodessa, rikin huuhtoutuma lisääntyisi vuosittain 150 kg/ha eli noin 25%. Käynnissä olevan SAVE-hankkeen ja aikaisemman TraP-projektin tulosten valossa kipsikäsittely kohottaa maan helppoliukoisen rikin pitoisuutta korkeintaan tasolle 100–200 mg/litraa maata. Tämä pitoisuus on kylläkin noin kymmenkertainen muokkauskerroksen tavanomaiseen pitoisuuteen verrattuna, mutta se on samaa tasoa tai pienempi kuin sulfaattimaiden syvemmissä kerroksissa. Näillä perusteilla voidaan arvioida, että kipsikäsittelystä ei aiheudu sulfaattimailla haittaa.

Taulukko 2. Sulfaattirikkipitoisuuksia eri syvyyksillä kahdessa happamassa sulfaattimaassa (Yli-Halla 1997)

Ylistaro, tutkimusasema                                    Laitila 1, Valkojärvi

Syvyys cm                    SO4-S mg/kg                   Syvyys cm                        SO4-S mg/kg

0–30                                29                                          0–25                                    61

30–52                             42                                          25–35                                  156

52–70                             60                                          35–55                                 227

70–100                          112                                          55–85                                 462

100–125                        156                                         85–100                              2069

125–150                        480

On kuitenkin arvioitava myös sitä, tuottaako kipsikäsittely happamilla sulfaattimailla niitä hyötyjä, joita tavoitellaan. Happamat sulfaattimaat ovat yleensä tasaisia, mistä syystä niiltä tulevan pintavalunnan määrä on todennäköisesti pieni. Lisäksi näillä mailla on yleensä luonnostaan hyvä mururakenne ja vedenläpäisykyky, mistä syystä eroosio jäänee vähäiseksi.

Happaman sulfaattimaan kokkareet ovat vahvoja, koska niiden pintoja verhoaa usein kestävä ruostesaostuma. Tästä syystä nämä maat läpäisevät vettä hyvin (Kuva: Markku Yli-Halla)

Sulfaattimaat ovat useimmiten liejusavimaita tai muita liejuisia maita, joissa on syntytapansa johdosta paljon maan mururakennetta vahvistavaa rautaa. Syvemmällä maassa rautasaostumat voivat verhota maakokkareita kauttaaltaan, ja voidaan arvella näiden saostumien sitovan tehokkaasti vajoveden sisältämää fosforia. Näistä syistä voidaan olettaa, että kipsikäsittelyllä saadaan suurempi hyöty muilla kuin sulfaattimailla.

Markku Yli-Halla
Maaperä- ja ympäristötieteen emeritusprofessori

 

Kirjallisuutta

Erviö, R. 1975. Kyrönjoen vesistöalueen rikkipitoiset viljelysmaat. Journal of the Scientific Agricultural Society of Finland 47: 550-561.

Puustinen, M., Merilä, E., Palko, J. & Seuna, P. 1994. Kuivatustila, viljelykäytäntö ja vesistökuormitukseen vaikuttavat ominaisuudet Suomen pelloilla. Vesi- ja ympäristöhallinnon julkaisuja A 196.

Turtola, E., Jaakkola, A. 1986. Viljelykasvin, lannoituksen ja sadetuksen vaikutus kaliumin, kalsiumin, magnesiumin, natriumin, sulfaattirikin sekä kloridin huuhtoutumiseen savimaasta. Maatalouden tutkimuskeskus. Tiedote 17/86. 53 p.

Yli-Halla, M., Puustinen, M. & Koskiaho, J.1999. Area of cultivated acid sulfate soils in Finland. Soil Use and Management 15: 62-67.

Yli-Halla, M. 1997. Classification of acid sulphate soils of Finland according to Soil Taxonomy and the FAO/Unesco system. Agricultural and Food Science in Finland 6: 247-258.

Yli-Halla, M., Räty, M. & Puustinen, M. 2012. Varying depth of sulfidic materials: challence to sustainable management. In: Österholm, P., Eden, P. & Yli-Halla, M. & Edén, P. (Eds). Proceedings of the 7th International Acid Sulfate Soil Conference, Vaasa, Finland, 26.8.-1.9.2012. Geological Survey of Finland, Guide 56: 158-160.

Österholm, P., Åström, M. 2004. Quantification of current and future leaching of sulfur and metals from Boreal acid sulfate soils, western Finland. Australian Journal of Soil Research 42: 547-551.

 

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.