Päteekö aineen häviämättömyyden laki myös kipsiin?

Petri Ekholm
Erikoistutkija
SYKE
+358 2952 51102
petri.ekholm (a) ymparisto.fi

Erikoistutkija Petri Ekholm Suomen ympäristökeskuksesta (SYKE) kertoo tuloksia SAVE-hankkeessa otetuista maa- ja kasvinäytteistä. Kipsi ei ole haitannut kasvien ravinteidenottoa, mutta kipsin sisältämän rikin kulkeutuminen maassa sekä kipsin vaikutusmekanismin tarkempi tuntemus vaativat vielä lisätutkimusta. Maa- ja kasvinäytteitä tullaan ottamaan taas vuonna 2020, jolloin käsityksemme menetelmästä edelleen tarkentuu.

Veden sameus ja fosforipitoisuus pienenivät Savijoessa kipsinlevityksen seurauksena, mutta mitä tapahtui kipsikäsitellyillä pelloilla? Kipsiä levitettiin 356 peltolohkolle, ja kaikkia niitä ei verrokkeineen voitu mitenkään tutkia. Sen sijaan valitsimme Savijoen valuma-alueen vertailu- ja kipsinlevitysalueilta 28 eri maalajeja edustavaa lohkoa, joilta otettiin kultakin kaksi kokoomanäytettä pintamaasta ja kasveista. Näytteitä otettiin yhden kerran ennen kipsinlevitystä (vuonna 2016) ja kaksi kertaa sen jälkeen (vuosina 2017 ja 2018).

Kasvinäytteiden analysointi osoitti, että kipsi ei ole haitannut kasvien magnesiumin- ja kaliuminottoa Savijoen valuma-alueella. (Kuva: Venla Ala-Harja)

Kasvinäytteiden analysointi osoitti, että Savijoen valuma-alueella kipsi ei ole haitannut kasvien magnesiumin- ja kaliuminottoa, jota on esitetty tapahtuvan, jos näitä kasveille välttämättömiä alkuaineita on maassa niukasti suhteessa muihin kationeihin. Kipsin sulfaatti voi vähentää kasvien seleeninottoa. Tätäkään vaikutusta ei havaittu, olkoonkin että alueella on hyvä kiinnittää seleeniin huomiota, sillä monessa kasvinäytteessä seleenin pitoisuus oli alle määritysrajan (0,02 mg/kg) riippumatta siitä oliko kipsiä levitetty vai ei.

Maaperänäytteet vahvistivat aiemman käsityksen, että kipsi ei vaikuta maan pH-arvoon tai fosforilukuun. Ne paljastivat myös järkeenkäyvän ilmiön liittyen kipsin käyttäytymiseen maassa. Kipsi koostuu kalsiumista ja rikistä, ja niinpä peltomaan ja kasvien rikkipitoisuus oli selvästi korkeampi kipsin levityksen jälkeen (kuvat 1 ja 2). Kalsiumissa ei tosin havaittu tilastollisesti merkitsevää nousua, sillä kalsiumia on maassa luontaisesti niin paljon, että kipsin tuoma lisä ei erottunut taustasta.

Yllätyksenä tuli kuitenkin se, että vain osa kipsin rikistä saatiin kiinni analyyseillä. Rikin lähtötaso peltomaassa ennen kipsinlevitystä vaihteli ”huononlaisesta” ”hyvään” eli välillä 6–17 mg/l. Kipsin mukana rikkiä levitettiin 622 kiloa hehtaarille. Olettaen, että peltolohko kynnetään ja että rikki sekoittuu tasaisesti ylimpään 20 sentin maakerrokseen, rikkipitoisuuden pitäisi nousta peräti 270 mg/l.

Kuva 1. Ensimmäisenä vuonna kipsinlevityksen jälkeen rikin pitoisuus pintamaassa oli noussut kipsikäsitellyillä lohkoilla, ei kuitenkaan niin paljon kuin laskennallisesti olisi pitänyt. Janat palkkien päissä kertovat pienimmän ja suurimman rikkipitoisuuden kipsikäsitellyillä peltolohkoilla (punainen) ja verrokkilohkoilla (sininen), palkit kuvaavat väliä, johon 90 % pitoisuuksista sijoittui ja viiva palkin keskellä mediaanipitoisuutta. (Kuva: Petri Ekholm / SYKE)

Kipsinlevityksen jälkeisenä keväänä rikkiä löytyi kuitenkin pintamaasta (0–20 cm) keskimäärin vain 39 % laskennallisesta määrästä. Tämä siitä huolimatta, että laskennassa otettiin huomioon Savijokeen huuhtoutunut rikki (9 % levitetystä kipsistä). Vaihtelu tutkittujen 11 kipsilohkon välillä oli suurta: pienimmillään rikkiä oli jäljellä vain 1 %, enimmillään 71 %. Vajaa kaksi vuotta kipsinlevityksen jälkeen pintamaassa oli jäljellä enää keskimäärin 17 % (vaihteluväli 0–50 %) lisätystä, ei-huuhtoutuneesta tai satoon siirtymättömästä rikistä. Minne rikki hävisi?

Rikillä esiintyy kaasumaisia muotoja, mutta rikin haihtuminen pintamaasta ilmaan on erittäin epätodennäköistä, sillä se vaatisi pitkään jatkuneen hapettomuuden. Siten vaihtoehdoksi jää rikin kulkeutuminen maassa alaspäin. Kolmelta kipsilohkolta oli tuloksia myös maakerroksista 20–40 cm ja 40–60 cm. Ja tosiaan, rikkipitoisuus oli noussut myös muokkauskerroksen alapuolella, ts. rikki oli heikosti maahan sitoutuvana aineena huuhtoutunut syvemmälle. Kaikki kadoksissa oleva rikki ei kuitenkaan löytynyt täältäkään. Kaivotutkimusten mukaan kipsiä ei myöskään ollut päätynyt pohjaveteen asti. Näyttää siis siltä, että kipsin rikkiä on kulkeutunut 60 cm syvemmälle, mutta ei kuitenkaan salaojiin asti ja sitä kautta Savijokeen. Mahdollista on myös, että viljavuusanalyysillä ei ole saatu esille kaikkea maassa olevaa rikkiä.

Kasveissa rikkiä oli ennen kipsiä keskimäärin 2,6 g/kg, ensimmäisenä kipsin jälkeisenä kasvukautena 5,1 g/kg ja toisena 4,9 g/kg (kuva 2). Kasveissa ei siis näkynyt vastaavaa rikkipitoisuuden alentumaa toisena vuotena kuin maanäytteissä, mikä myös voisi viitata rikin kulkeutumiseen syvemmälle maassa, pysyen silti kasvien juurten ulottuvilla.

Kuva 2. Kasvien rikkipitoisuus nousi kipsinlevityksen jälkeen ja pysyi aiempaa korkeampana myös toisena kipsinlevityksen jälkeisenä vuotena. (Kuva: Petri Ekholm / SYKE)

Rikin kohtalon selvittäminen on tärkeää, sillä se kertoo kipsin vaikutusmekanismista. Kun kipsi liukenee, maanesteen ionivahvuus (”suolapitoisuus”) kasvaa, mikä näkyi viljavuusanalyysissä maan johtoluvun nousuna: mitä enemmän maanesteessä on liuenneita ioneja, sitä paremmin se johtaa sähköä. Kun ionivahvuus kasvaa, mikroskooppisen pienet maahiukkaset muodostavat ryppäitä, jotka eivät enää ole niin herkkiä kulkeutumaan sade- ja lumensulamisveden mukana alapuolisiin vesistöihin.

Maa-aineksen kulkeutumisen pelloilta vesiin, siis eroosion, ajatellaan olevan maan pinnalla tapahtuva ilmiö. Jos kipsi on pintakerroksesta pitkälti huuhtoutunut, kuten tulokset viittaavat, niin eikö kipsin vaikutuksenkin tulisi olla hiipunut? Näin ei vedenlaatumittausten mukaan kuitenkaan näytä olevan. Ehkä pienikin määrä ”jäännöskipsiä” riittää pintamaan eroosiokestävyyden ylläpitämiseen. Tai ehkä suolavaikutuksen hävittyä maan mikromurut säilyvät, esimerkiksi maan mikrobien erittämien liimamaisten aineiden edistäminä. Emme näytä vielä täysin tuntevan kipsin vaikutusmekanismia.

Maa- ja kasvianalyysi toteutetaan vielä vuonna 2020, jolloin saataneen lisätietoa kadonneesta rikistä – ja lisää tutkittavaa.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.