Talvilevityskokeiden tulos: Ei kipsiä routaiseen maahan

Jos syksy on niin märkä, että kipsin levitys ei ole mahdollista, voisiko kipsin levittää talvella routaiseen maahan? Tätä tutkittiin olosuhdesäädeltävällä pintavaluntasimulaattori SIMUlla Luke Kuopion (Maaninka) toimipisteessä. Kokeessa käytettyjen pintamaalaattojen (0,34 m2) nostosta kirjoitimme viime syksynä ja nyt kerromme tuloksista. Kiireinen lukija saa tärkeimmän tiedon jo otsikosta.

Maalaattoja pintavaluntasimulaattoriin

Syksyllä Jokioisista nostettuja pintamaalaattoja säilytettiin −2 °C:ssa odottamassa koetta, joka päästiin lumen puutteen vuoksi aloittamaan vasta helmikuussa. Kokeessa verrattiin erilaisten talviolosuhteiden ja maan kaltevuuskulman vaikutusta maahiukkasten ja ravinteiden huuhtoutumiseen pintamaasta. Sänkipeitteisille maalaatoille tehtiin kuusi käsittelyä, jotka kaikki toistettiin neljästi (taulukko 1).

Taulukko 1. Routaisille maalaatoille pintavaluntasimulaattorilla tehdyt käsittelyt. (Kuva: Petri Ekholm / SYKE)

Pakkasvarastosta noudettujen maalaattojen päälle levitettiin runsas 130 grammaa kipsiä, vastaten yleisesti käytettyä 4000 kg/ha annosta, tarkoituksena simuloida kipsin levittämistä jäisen sänkipellon pintaan. Valuntapöydillä olevien maalaattojen kallistuskulma asetettiin joko yhteen tai kuuteen prosenttiin. Laattojen ympärille asetettiin pleksikehys, jonka varaan sadetuslaitteisto nostettiin. Jokaisen valuntapöydän yläpuolella oli säteilylämmitin, jolla lämmittävä vaikutus saatiin kohdennettua suoraan alla olevaan maalaattaan ja samalla koko kammion lämpötila nousi auringon säteilyvaikutusta simuloiden.

Lämpötilaa säädettiin kylmäkoneiston ja säteilylämmittimien avulla niin, että se laskettiin öisin −3 °C:een ja nostettiin päivällä korkeimmillaan +15 °C:een, mukaillen loppukevään tilannetta. Säteilylämmittimet olivat päällä maanantaista perjantaihin klo 8–12 ja 20 mm:n sadetus toteutettiin päivittäin lämmitysjakson jälkeen kolmessa, tunnin välein tehdyssä erässä, jotta vesi ehti välillä valua ja laatta hieman kuivua. Sadetuskäsittelyä jatkettiin 5 vuorokautta eli laatat saivat yhteensä 100 mm vettä päällensä. Tämän jälkeen kammioon säädettiin tasainen +10 °C:n lämpötila kaiken jään sulattamiseksi viikonlopun aikana. Sadetuksia ei enää viikonloppuna tehty. Kokonaisuudessaan yksi käsittelyjakso kesti viikon, maanantaista sunnuntaihin, jonka jälkeen maalaatat poistettiin kammiosta ja uudet laatat laitettiin sisään.

SIMU-kammion valuntapöydille mahtuu kerrallaan kuusi maalaattaa. Sadetuksia ja lumen sulatuksia toistoineen oli yhteensä 24 eli neljä viikon jaksoa.  Poikkeuksellisten leutojen talviolosuhteiden takia luonnonlunta ei kuitenkaan ollut riittävästi saatavilla ennen helmikuuta. Kun lunta saatiin, lumilaattojen käsittely eteni samalla tavalla kuin sadetuslaattojenkin, sillä erotuksella, että laattojen ympärille asetettu pleksikehikko palveli nyt lumen pitämisessä laatan päällä (kuva 1). Lunta punnittiin kullekin laatalle 100 mm:n vesiarvoa vastaava määrä ja säteilylämmittimet sulattivat lumen 7 vuorokauden sulatusjakson aikana. Kallistuskulmat ja kipsimäärä olivat samat kuin sadetuskäsittelyssäkin. Sade- ja lumikäsittelyistä syntynyt valumavesi kerättiin ja siitä analysoitiin ravinteet, kiintoaines ja sameus, sähkönjohtavuus, pH ja pääionit. Myös kunkin laatan maa analysoitiin. SIMU-kokeen käytännön suorittamiseen voit tutustua täällä: Pintavaluntasimulaattori SIMU.

Kuva 1. Lumipeitteen sulatus käynnissä SIMUssa. (Kuva: Jenni Laakso)

Kipsin fosforia huuhtoutui valumavesiin

Huolellisesti suunnitellun ja toteutetun kokeen tulokset olivat niin selviä, että lopputulemana voidaan yksinkertaisesti todeta: kipsin levittäminen routaiseen maahan ei ole suositeltavaa. Jäätyneelle pellolle levitetty kipsi ei pääse riittävästi reagoimaan maahiukkasten kanssa, jolloin se ei juurikaan vähennä eroosiota. Lisäksi, jos käytettävä kipsi sisältää epäpuhtautena fosforia (kokeissa käytettiin fosforihappoteollisuuden sivutuotteena syntynyttä kipsiä, joka sisältää jäämänä pienen määrän fosforia), kipsin fosfori huuhtoutuu suurelta osin pois, vieläpä biologisesti täysin käyttökelpoisessa liuenneessa muodossa. Seurauksena on, että kipsi ei vähennä vaan lisää fosforikuormitusta. Seuraavaksi kuvaamme tuloksia tarkemmin.

Kokeessa käytetty maa oli peräisin monokulttuuriviljalla olleelta hiuesavipellolta, jonka satoindeksi ja rakenne olivat huonot. Lähes kaikki lumen tai sadetuksen mukana tullut vesi huuhtoutui pintavaluntana pois. Olettaen vuosivalunnaksi 300 mm, saatiin maalaatoilta valuneen veden määrän ja kiintoainepitoisuuden perusteella arvioitua koeolosuhteita vastaava vuosittainen eroosio. Sadepisaroiden iskut ja noin neljä asteisen veden routaa sulattava vaikutus saivat aikaan huomattavasti suuremman eroosion kuin lumen sulaminen. Suuruusluokaltaan eroosio vastasi Jokioisten huuhtoumakentiltä saatuja arvoja sänkipelloilla. Lumiyksiköissä kipsi kyllä vähensi – sinänsä melko vähäisen – eroosion alle puoleen, mutta sadetetuissa yksiköissä ei havaittu tilastollisesti merkitsevää eroa kipsikäsiteltyjen ja kontrolliyksiköiden välillä.

Kuva 2. Arvio vuosittaisesta eroosiosta eri käsittelyissä (keskiarvo ja keskihajonta). Oletuksena 300 mm:n vuosivalunta. (Kuva: Petri Ekholm / SYKE)

Fosforin osalta tulokset olivat synkkiä: kipsikäsitellyiltä laatoilta huuhtoutui huomattavasti enemmän fosforia kuin kipsittömiltä laatoilta. Kun kipsittömiltä kontrollilaatoilta huuhtoutui laskennallisesti noin kilo fosforia hehtaarilta vuodessa, luku joka vastaa muissa tutkimuksissa saatua savipeltojen ominaiskuormitusta, kipsikäsitellyiltä laatoilta huuhtoutui jopa lähes 8 kg/ha/v. Valtaosa fosforista oli ns. liuennutta reaktiivista fosforia, mikä on vesien leville täysin käyttökelpoista ja siten erityisen ärhäkkää rehevöittämään.  Kokeessa käytetty Yaran kipsi sisälsi 0,28 % fosforia ja tästä määrästä huuhtoutui kokeessa 7–31 % (taulukko 2). Kipsin sulfaatista huuhtoutui vieläkin suurempi osa (enimmillään 40 %), mikä kertoo, että osa kipsin fosforista sitoutui maa-ainekseen. Kipsin kalsiumista huuhtoutui enimmillään 17 %. Osa kalsiumista on pidättynyt maan kationinvaihtopaikoille, mikä näkyi esimerkiksi magnesiumin ja kaliumin huuhtoutumisen kasvuna.

Kuva 3. Arvio vuosittaisesta fosforin huuhtoutumisesta. (Kuva: Petri Ekholm / SYKE)

 

Taulukko 2. Kipsin fosforin, sulfaatin ja kalsiumin huuhtoutuminen maalaatoilta (%). Keskiarvo ja vaihteluväli. (Kuva: Petri Ekholm / SYKE)

Johtopäätelmät

Lumilevityskokeen kustannukset ylittivät alkuperäisen budjetin, mutta lopputulos osoittaa kokeen varsin kustannustehokkaaksi ajatellen haittoja, joita mahdollinen kipsin talvilevittäminen aiheuttaisi. Koe osoitti, että routaiseen maahan levitetty kipsi voi jopa lisätä rehevöittävän fosforin huuhtoutumista, jos kipsi sisältää epäpuhtautena fosforia. Fosforittomia kipsilaatuja käytettäessä riskiä fosforihuuhtoutumista ei ole, mutta tällöinkin haluttu vaikutus voi jäädä vähäiseksi, jos kipsi ei pääse kontaktiin pintamaan kanssa. Tämän vuoksi kipsiä ei tule talvella maahan levittää.

Erikoistutkijat Petri Ekholm (Suomen ympäristökeskus, SYKE) ja Kirsi Järvenranta (Luonnonvarakeskus Kuopio)

KIPSI-hankkeen kipsihaku käy kuumana kevään haasteista huolimatta

KIPSI-hanke on osa ympäristöministeriön luotsaamaa Vesiensuojelun tehostamisohjelmaa ja sen tavoitteena on vähentää maatalouden vesistökuormitusta laajamittaisella peltojen kipsikäsittelyllä Saaristomeren valuma-alueella vuosien  2020-2022 aikana. Pekka Salminen ja Tanja Pajunoja Varsinais-Suomen ELY-keskuksesta kertovat hankkeen vauhdikkaasta keväästä. 

KIPSI-hankkeen kevät on ollut kiireinen erilaisten kilpailutusten ja yllättävien suunnitelmamuutosten vuoksi. Kevään aikana kilpailutettiin muun muassa vesistöjen kuormituksen seurantaan osallistuvat tahot, mediakampanja ja suurimpana hankintana tietenkin itse kipsin toimitusketjun kilpailutus.

Lauha talvi mahdollisti vedenlaatua tarkkailevien mittalaitteiden asentamisen maaliskuussa. Kuva: Ilkka Myllyoja

KIPSI-hankkeen logistiikan, kipsin hankinnasta peltolevityksiin, koordinoi tarjouskilpailun voittanut turkulainen perheyritys Meriaura Oy. Tarjouskilpailuun osallistui viisi toimijaa. Kipsi tulee Yaran Siilinjärven tehtaalta ja levitykset hoituvat paikallisten maatalousurakoitsijoiden toimesta.

Kipsin levityksen tekevät paikalliset maatalousurakoitsijat levityslautasin varustetuilla täsmälevittimillä, jolloin jälki on tasaista. Kuva: Mia Laakso

Alkuvuodesta jouduimme harmiksemme toteamaan, että lainsäädäntö ei salli maatalouden tukihakujärjestelmän, VIPU-palvelun, käyttöä KIPSI-hankkeessa. Korvaava järjestelmä saatiin rakennettua ennätysaikataulussa aluehallinnon asiointipalvelun alle Gofore Oy:n ripeän toiminnan ansiosta. Näin kipsihaku saatiin avattua viljelijöille helppokäyttöisellä karttakäyttöliittymän sisältävällä sähköisellä lomakkeella 21.4.2020 osoitteessa kipsinlevitys.fi.

Haun auettua on viljelijöitä monin paikoin harmistuttanut todeta, että happamat sulfaattimaat sulkevat peltolohkoja pois kipsikäsittelyn piiristä. Tätä asiaa varmasti tulemmekin vielä kesän aikana selvittelemään perusteellisemmin GTK:n kanssa.

Kuva: Lassi Lähteenmäki

Korona-epidemia toi KIPSI-hankkeellekin omat haasteensa, kun kaikki MTK:n paikallisjärjestöjen kevätkokouksiin suunnitellut kipsi-infot jouduttiin perumaan. Samoin kävi kevään levitysnäytökselle. Markkinointisuunnitelmat menivät uusiksi ja painotus siirtyi printti- ja digimediaan.

Markkinointihaasteista ja kevään kylvökiireistä huolimatta ensimmäisen kuukauden aikana lähes 100 viljelijää jätti kipsihakemuksen. Kylvökiireet alkavat nyt olla takanapäin ja kiivain kipsinhakuaika on toivottavasti vielä edessä. Hakuaikaa on jäljellä 21.6.2020 asti.

Lisätietoa KIPSI-hankkeesta osoitteessa www.ymparisto.fi/kipsinlevitys.

 

Pekka Salminen, projektipäällikkö  (Varsinais-Suomen ELY-keskus)

Tanja Pajunoja, erityisasiantuntija  (Varsinais-Suomen ELY-keskus)

Raaseporinjoki-hankkeessa valittiin vesistövaikutteinen maanparannusaine lohkokohtaisesti viljavuuden näkökulmasta

Projektipäällikkö Minttu Peuraniemi kertoo kuulumisia Raaseporinjoki-hankkeesta, jonka tavoitteena on vähentää Raaseporinjoen valuma-alueelta jokea pitkin Suomenlahteen päätyvää ravinnekuormitusta. Raaseporin ympäristötoimiston vetämä hanke toteuttaa osaltaan Suomen vesienhoidon ja merenhoidon toimenpideohjelmia. 

Raaseporinjoella käsiteltiin syksyllä 2019 yhteensä noin 115 peltohehtaaria vaihtoehtoisesti joko kipsillä tai rakennekalkilla. Tavoitteena oli vähentää peltoviljelyn vesistökuormitusta ja tutustuttaa alueen viljelijät näihin hieman uudempiin ja vielä vieraisiin vesiensuojelumenetelmiin. Maanviljelijöiden kiinnostus erityisesti rakennekalkkia kohtaan oli jo lähtökohtaisesti korkea, sillä onhan näillä maanparannusaineilla nimensäkin mukaan myös maan kasvukuntoa nostattavia vaikutuksia. Epäselvää sen sijaan oli, mitä maanparannusainetta kannattaisi lähteä kokeilemaan millekin lohkolle viljavuuden näkökulmasta.

Viljelijä Mårten Holmberg (vas.) sai kokeilla ensi kertaa sekä kipsiä, että rakennekalkkia pelloillaan. Myös yrittäjä Thomas Lindqvist (oik.) Inkoosta pääsi kokeilemaan kipsin levitystä käytännössä. Kuva: Minttu Peuraniemi

Hankkeen kautta viljelijät saivat avuksi maaperäasiantuntija Janne Heikkisen VILKKU Plus-hankkeesta. Heikkinen kävi läpi kunkin lohkon viljavuusanalyysin ja tarkasteli erityisesti maalajia, multavuutta, pH:ta, sekä ravinteiden tasoa ja suhteita. Tavoitteena oli valita parhaiten sopiva maanparannusaine kullekin tarkasteltavalle lohkolle mahdollisimman tasapainoisen viljavuuden saavuttamiseksi. Mikäli lohkon viljavuusanalyysi näytti tasapainoiselta, voitiin maanparannusaineen käyttö jättää suosittelematta. Asiantuntijalausunnolla ei voitu ottaa kantaa lohkon fysikaaliseen tilaan, sillä viljavuusanalyysi kertoo vain pellon kemiallisesta tilasta. Edellytyksenä käsittelylle oli, että peltolohko ei saa kärsiä mittavista vesitalousongelmista, eikä kipsin osalta lohko saanut sijaita järven valuma-alueella, pohjavesialueella tai happaman sulfaattimaan alueella. Luomuviljelyyn kumpikaan aine ei sovellu. Pitemmittä puheitta, tässä ovat tämän lohkokohtaisen harkinnan kriteerit pääpiirteissään:

Rakennekalkkia suositeltiin, mikäli:

  • maalaji oli savi, pH on matala ja jos kalsiumista oli puutosta.

Rakennekalkkia ei suositeltu, mikäli:

  • maalaji oli karkeampi kuin savi
  • kalsium-magnesium-suhde oli yli 8, erityisesti jos magnesiumista oli muutenkin puutosta
  • pH on jo ennestään korkea (6,5-7).

Kipsiä suositeltiin, mikäli :

  • maalaji oli savi/hiue, pH oli riittävä tai jos kalsiumista tai rikistä oli puutosta.

Kipsiä ei suositeltu, mikäli:

  • maalaji oli hiuetta karkeampi
  • kalsium-magnesium-suhde oli yli 8 ja mikäli pH oli alhainen ja lohkolla oli kalkitustarvetta.

Ravinnekuitua suositeltiin, mikäli:

  • maa oli vähämultainen ja jos ravinteista oli puutosta

Ravinnekuitua ei suositeltu, mikäli:

  • fosforitasot olivat arveluttavan korkeat.
Kipsin lastausta levittimeen Raaseporinjoella syksyllä 2019. Kuva: Johan Ljungqvist, Multifoto

Maanparannusaineen valinta tehtiin asiantuntijasuosituksen sekä viljelijän oman harkinnan perusteella. Viljelijä saattoi valita käytettävän maanparannusaineen suosituksesta poiketen, sillä hänellä saattoi olla tarpeellista lisätietoa maan rakenteesta, sen ongelmista, tai viljelysuunnitelman erityistarpeista koskien lannoitus- tai kalkitustarvetta, muokkaustapaa ja muokkaus- tai kylvöajankohtaa. Lohkokohtaisen maanparannusainesuosituksen lisäksi asiantuntija antoi tarvittaessa neuvoja viljavuustasapainon parantamiseksi. Esimerkiksi magnesiumin ollessa hyvää huonommalla tasolla, neuvottiin lisäämään tarvittaessa magnesiumlannoitusta kalsiumpitoisia maanparannusaineita käytettäessä.

Hanke ja viljelijät olivat tyytyväisiä maanparannusainekokeiluun ja noin 150 ha peltoalaa on jo ilmoitettu mukaan vuoden 2020 käsittelyihin. Viljelijöiden kokemuksia maanparannusaineiden vaikutuksista tullaan selvittämään kyselyllä myöhemmin hankkeen aikana. Lisätietoa käsittelyiden vaikutuksista mm. maaperän mikroelämään saadaan LUKE:n maaperätutkija Ansa Palojärven kanssa tehtävästä seurannasta. Näistä ja muista hankkeen kuulumisista voi lukea lisää osoitteessa www.raasepori.fi/raaseporinjoki. Sivuilta löytyy aineistoa myös ruotsin kielellä.

Kipsin levitystä Raaseporinjoella syksyllä 2019. Kuva: Johan Ljungqvist, Multifoto

Raaseporinjoki-hankkeessa vähennetään Raaseporinjoen Suomenlahteen tuomaa ravinnekuormitusta merkittävästi. Hanke tukee valuma-alueen viljelijöitä vesienhoitotoimissa. Hanketta vetää Raaseporin ympäristötoimisto ja sitä rahoittaa ympäristöministeriö. Hanke toteuttaa osaltaan Suomen vesien- ja merenhoidon toimenpideohjelmia, joissa esitetään toimet vesien hyvän tilan saavuttamiseksi. Hankeaika on 1.7.2018-31.12.2020.

Yhteistyötä Itämeren maiden tutkijoiden kanssa

Yksi SAVE2-hankkeen tavoitteista on edistää tutkimusyhteistyötä ja kipsikäsittelyn tunnettavuutta Itämeren maissa. Yhteistä tutkimusta on alusteltu jo viime vuoden puolella kartoittamalla sopivia kontakteja ja koostamalla esittelymateriaaleja. Ensimmäinen tapaaminen toteutettiin maaliskuussa – ja lopulta etänä, kuten muutkin kokoukset koronauutisten, matkustuskieltojen, lentoperuutusten ja kokoontumattomuussuositusten keskellä.

Suomessa kipsikäsittelyä vesiensuojelukeinona on tutkittu valuma-aluetasolla yli vuosikymmenen ajan. Tulokset ovat antaneet viitteitä siitä, että kipsi voisi olla merkittävä ja kustannustehokas apu fosforihuuhtoumien vähentämisessä muissakin Itämeren maissa. Huuhtoumavähennykset eri maiden savipelloilta auttaisivat myös saavuttamaan HELCOMin tavoitteet, jotka fosforin(kin) osalta koskevat paljolti juuri maatalousperäisiä päästöjä (60–80 %).

Aiemmat tutkimustulokset ovat antaneet viitteitä siitä, että peltojen kipsikäsittely voisi olla merkittävä ja kustannustehokas apu fosforihuuhtoumien vähentämisessä muissakin Itämeren maissa.  Kuva: Riku Lumiaro

Yhteistyökumppaneita on siksi haettu useista eri maista. Tällä hetkellä näyttää, että mukana on tutkijoita ainakin Puolasta, Tanskasta ja Liettuasta sekä myös Norjasta, jossa maatalousperäinen fosforikuormitus on merkittävää, vaikkakaan sillä ei ole suoraa vaikutusta Itämereen.

Suunnitelmissa on käynnistää konkreettinen yhteistyö yksinkertaisilla laboratoriokokeilla ja vertailla eri maiden tyypillisillä peltomaalajeilla saatavia tuloksia – ja jos tulokset ovat lupaavia, samalla herätellä kiinnostusta laajempiin testauksiin ja jatkotutkimuksiin. Kipsiä on tarkoitus tutkia nimenomaan vesiensuojelukeinona, mutta myös agronomiset vaikutukset huomioon ottaen.

Etäyhteyden välitykselläkin kokous sujui hyvin ja keskustelu ja tutustuminen onnistui poikkeusoloista huolimatta. Aluksi käytiin läpi esitykset kipsin vaikutusmekanismista vesiensuojelukeinona sekä tähän asti saaduista tuloksista. Sen jälkeen käsiteltiin alustavaa tutkimussuunnitelmaa, eri maiden olosuhteita ja sitä miten tutkimus olisi paras järjestää. Jatkossa tutkimuksen ja toteutuksen yksityiskohdista päästää sopimaan tarkemmin. Tutkimuksista ja tuloksista kerromme lisää projektin edetessä – viimeistään syksyllä.

Ovatko sateet huuhtoneet kipsin vaikutuksen Savijoella?

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

Syksyllä 2016 levitetyn kipsin tehoa on nyt runsaan kolmen vuoden aikana koeteltu poikkeuksellisen kuivilla ja varsinkin viime aikoina erittäin märillä keleillä – kaiken kaikkiaan kuitenkin sellaisissa oloissa, jotka vastaavat muuttunutta ilmastoamme. Kipsin levityksen jälkeen Savijoessa on virrannut vesimäärä, joka vastaa valuma-alueelle tasaisesti levitettynä 90 cm vesipatjaa. Onko kipsi huuhtoutunut vesimassan mukana ja miten on kestänyt sen fosforikuormitusta vähentävä vaikutus?

Säiden ääripäät: Kuvissa näkyy mittapato vähäisen virtaaman aikana kesällä 17.6.2019 sekä viime viikon maanantaina 10.2. (Kuvat: Matti Jantunen, Lounais-Suomen vesiensuojeluyhdistys)

Vuoden 2019 loppuun mennessä jatkuvatoimiset anturit rekisteröivät 30865 tunnittaista vedenlaatuhavaintoa niin yläjuoksun vertailualueella (Mittapato) kuin ylemmällä (Yliskulma) ja alemmalla kipsialueella (Parmaharju). Lisäksi näiltä kolmelta alueelta on otettu 85 laboratoriossa monipuolisesti analysoitua vesinäytettä. Aineiston perusteella Savijoen kuljettamien aineiden määrä on laskettu puolivuosittain ja tulosten perusteella on arvioitu kipsin vaikutusta ja sen mahdollista hiipumista.

Kipsistä on nyt huuhtoutunut Savijokeen noin 40 prosenttia, lopun ollessa edelleen pelloissa, mutta kulkeutuneena syvemmälle maaprofiilissa. TraP-hankkeen aiemmin (2008–2013) Nurmijärven Nummenpäässä toteuttamassa 100 hehtaarin pilotissa kipsistä huuhtoutui vastaavassa ajassa yli 60 prosenttia ja lähes kaikki kipsi huuhtoutui runsaassa viidessä vuodessa (Kuva 1). TraP-hankkeessa kipsi puolitti kiintoaineen ja siihen sitoutuneen fosforin huuhtoutumisen. Seuraavassa arvioin kipsin tehoa Savijoella kahden eri oletuksiin perustuvan laskelman avulla. Kutsutaan näitä vaikkapa pessimistiseksi ja optimiseksi laskelmaksi.

Kuva 1. Valumaveden sulfaattipitoisuuden perusteella arvioitu kipsin huuhtoutuminen pelloilta Savijoella (SAVE-hanke) ja Nummenpäässä (TraP-hanke). (Kuva: Petri Ekholm / SYKE)

Pessimistisen laskelman mukaan kipsi toimi erinomaisesti vähävetisenä syksynä 2016, mutta seuraavana keväänä päästiin enää 20–30 prosentin vähentymään (kuva 2). Syksyllä 2017 oltiin lähes 50 prosentin tasolla, mutta sen jälkeen jäätiin reilusti alle, lukuun ottamatta ehkä ylemmän kipsialueen suoritusta keväällä 2019. Syksyinä 2018 ja 2019 alemman kipsialueen pelloilta huuhtoutui jopa enemmän kiintoainesta ja hiukkasmaista fosforia kuin vertailupelloilta. Pessimistisen laskelman mukaan kipsi siis kyllä toimi, mutta oletuksiamme vaatimattomammin ja lyhyemmän aikaa.

Kuva 2. Pessimistisesti arvioitu vähenemä hiukkasmaisessa fosforissa (kipsikäsiteltyjä peltoja verrattu käsittelemättömiin peltoihin). (Kuva: Petri Ekholm / SYKE)

Optimistisen laskelmankin mukaan kipsin teho on heikentynyt ajan myötä, mutta teho on kuitenkin ollut hyvä, varsinkin ylemmällä kipsialueella (kuva 3). Jopa niin hyvä, että ajoittain on päästy yli 100 prosentin vähennyksiin.

Kuva 3. Optimistisesti arvioitu vähenemä hiukkasmaisessa fosforissa. (Kuva: Petri Ekholm / SYKE)

Miten pessimistinen ja optimistinen laskelma eroavat? Valuma-aluetason tutkimuksissa ei suoraan saada selville muutosta juuri kipsikäsiteltyjen peltojen fosforihuuhtoumassa, sillä vaikka anturit mittaisivat miten tiheästi vedenlaatua, ne kuvaavat kuitenkin vain Savijoen kuljettamaa kokonaisainemäärää. Tämä kokonaisainemäärä koostuu niin kipsikäsiteltyjen ja -käsittelemättömien peltojen kuin metsistä ja muilta alueilta tulevasta kuormituksesta. Pelloilta tuleva kuormitus saatiin vähentämällä joen kuljettamasta kokonaisainemäärästä metsistä ja muilta alueilta tuleva kuormitus muun muassa kirjallisuudesta löytyvien arvioiden perusteella. Pessimistisen ja optimistisen arvion ero löytyykin siitä, miten pelloilta tuleva kuorma on jaettu kipsikäsiteltyjen ja -käsittelemättömien lohkojen välille.

Pessimistinen laskelma olettaa, että kipsikäsitellyt pellot ovat peruskuormittavuudeltaan samanlaisia kuin pellot Savijoen yläosan vertailualueella. Tämä oletus on kuitenkin virheellinen. Kipsiä saaneet pellot ovat nimittäin luonnostaan kuormittavampia kuin vertailualueen pellot. Kipsin levitystä edeltävänä keväänä ylemmän kipsialueen pellot tuottivat 45 prosenttia ja alemman kipsialueen pellot 30 prosenttia suurempia hiukkasmaisen fosforin kuormituksia kuin vertailualueen pellot. Yksi syy eroon lienee se, että kipsialueen pellot ovat kaltevampia, ja siten herkempiä eroosiolle, kuin vertailualueen pellot.

Optimistisessa arviossa on oletettu, että ero vertailualueen ja kipsialueen peltojen välillä on pysynyt suhteessa samansuuruisena ennen ja jälkeen kipsin levityksen. Oletus vaikuttaa loogiselta, mutta senkin täytyy olla virheellinen, sillä yli 100 prosentin vähenemät eivät liene edes kipsillä mahdollisia. Ehkä jätämme pessimistiset ja optimistiset asenteet syrjään ja toteamme realismiin pyrkien, että kipsin todellinen teho on luultavimmin näiden kahden arvion välissä.

Yhteistä edellä esitetyillä kahdella arviolla on se, että kipsin teho vaikuttaa heikentyneen ajan myötä ja että ylemmällä kipsialueella kipsi on toiminut paremmin kuin alemmalla kipsialueella. Ilmeinen selitys tehon heikentymiseen voisi olla kipsin vähittäinen huuhtoutuminen pelloilta. Tosin TraP-hankkeessa tällaista tehon hiipumista kipsin huuhtoutuessa pellolta vesiin ei havaittu. Tehon väheneminen voi olla myös osin näennäistä johtuen viime syksyn poikkeuksellisesta märkyydestä, mikä on voinut alentaa maanesteen ionivahvuutta – kipsikäsittelystä huolimatta – tasolle, jossa maahiukkaset eivät aggregoidu ja eroosio pysyy voimakkaana.

Aiemmissa tutkimuksissa kipsi on vähentänyt myös rehevöitymisen kannalta erityisen ärhäkkään liuenneen fosforin kuormitusta. Savijoella vähenemää havaittiin vain ensimmäisen puolen vuoden aikana kipsin levityksestä. Liuennutta fosforia koskevat arviot ovat tosin hieman epävarmoja, sillä vesianalyysilaboratorion fosforimäärityksissä on paljastunut ongelmia. Fosforin lisäksi kipsi on vähentänyt sekä hiukkasmaisen että liuenneen orgaanisen hiilen huuhtoutumista pelloilta vesiin.

Savijokea seurataan tämän vuoden loppuun ja aineistoa syynätään yhä tarkemmin. Seurannan päätyttyäkään emme kuitenkaan tule esittämään tarkkaa prosenttilukua kipsin vaikutuksesta fosfori- ja hiilikuormitukseen, vaan erilaisiin lähtöoletuksiin perustuvia vaihteluvälejä. Toivottavasti nuo vaihteluvälit ovat kuitenkin kaventuneet nyt esitetystä.

Maanparannusaineet ruukkukoetutkimuksessa – Kipsin vaikutusta kasvien ravinteidenottoon ja peltomaan mikrobeihin tutkitaan lisää

Miten kipsi vaikuttaa maan kationikoostumukseen ja kasvien ravinteidenottoon? Entä miten peltomaan mikrobit reagoivat kipsikäsittelyyn? Erikoistutkija Helena Soinne Luonnonvarakeskuksesta (Luke) kertoo helmikuussa alkavista ruukkukokeista, joissa kipsin ja muiden vesiensuojelutarkoituksessa käytettävien maanparannusaineiden vaikutuksia tutkitaan.

Luonnonvarakeskuksessa ja Suomen ympäristökeskuksessa (SYKE) ollaan käynnistämässä useiden hankkeiden yhteistyönä koetta, jossa tutkitaan vesiensuojelutarkoituksessa käytettävien maanparannusaineiden vaikutuksia maan kationikoostumukseen, kasvien ravinteiden ottoon, ravinteiden huuhtoutumiseen sekä maan mikrobiologiaan. Kokeessa testataan kipsin, rakennekalkin ja maanparannuskuitujen vaikutuksia. Koe toteutetaan ruukkumittakaavassa ja kokeessa on mukana neljä lajitekoostumukseltaan tai kationikoostumukseltaan erilaista maata.

Helmikuun alussa käynnistyvän tutkimuksen koemaat on jo punnittu ruukkuihin. Maiden kosteudet on säädetty huomioiden niiden erilaiset vedenpidätyskyvyt. Kuva: Helena Soinne (Luke)

Maanparannusaineena tai vesiensuojelukeinona peltoon levitettävän kipsin tai rakennekalkin mukana maahan tulee runsaasti kalsiumia. Kalsiumilla on positiivisia vaikutuksia maan rakenteelle ja siten esimerkiksi aitosavimaissa kalsiumin runsastuminen on pääasiassa hyvä asia.

Kuitenkin karkeammilla mailla runsas kalsiumin lisääminen voi johtaa tilanteeseen, jossa kasvien kasvulle välttämättömien magnesiumin ja kaliumin huuhtoutuminen lisääntyy. Lisätty kalsium voi vaikuttaa peltomaan kationikoostumukseen syrjäyttämällä maahiukkasten pinnoilta muita ravinnekationeja kuten kaliumia ja magnesiumia. Nämä kalsiumin syrjäyttämät ravinteet ovat alttiina huuhtoutumiselle ja kasveilla voi sen seurauksena ilmetä magnesiumin ja kaliumin puutetta. Runsaasti kalsiumia sisältävien kipsin ja rakennekalkin käyttöä vesiensuojelumenetelmänä suositellaan erityisesti savipelloille, joissa magnesiumin puutteen esiintyminen on epätodennäköistä. Esimerkiksi SAVE-hankkeen aiemmissa tutkimuksissa kipsikäsittelyn ei ole havaittu haittaavan kasvien magnesiumin- ja kaliuminottoa.

Kokeessa jäljitellään syyssateiden maata huuhtovaa vaikutusta ja mitataan maan läpi suotautuvan veden ravinne- ja kationipitoisuuksia. Tekosyksyn ja mahdollisten helmikuun pakkasten jälkeen ruukkuihin kylvetään keväällä raiheinää, josta pyritään korjaamaan useampi sato. Mittaamalla sadon määrää ja laatua saadaan selville ovatko eri maanparannusaineet vaikuttaneet maan ravinnetilaan siten, että kasvien kasvu olisi heikentynyt.

Kipsin, rakennekalkin ja maanparannuskuitujen käyttö voi vaikuttaa myös maan mikrobitoimintaan. Esimerkiksi rakennekalkki voi paikallisesti nostaa maan pH:n hyvin korkeaksi. Tällaiset nopeat muutokset voivat olla tuhoisia mikrobeille. Toisaalta pidemmällä aikavälillä maan rakenteen parantumisen myötä maan mikrobitoiminta ja -diversiteetti voivat parantua entisestään.

Perustettavassa ruukkukokeessa seurataankin maan mikrobitoiminnan muutoksia pian kipsin, rakennekalkin ja kuitulietteen lisäämisen jälkeen sekä lisäksi pidemmän ajan kuluttua, kun ruukusta on jo korjattu satoa.

Kokeessa mukana olevilla kipsillä, rakennekalkilla ja kuitulietteillä voidaan kaikilla vähentää pelloilta vesistöihin päätyvää fosforikuormitusta. Kuormitusvähennyksen suuruus riippuu maanparannusaineen ominaisuuksien lisäksi myös mm. maalajista ja pellon kunnosta kokeen perustamishetkellä. Helmikuussa perustettavassa ruukkukokeessa saadaan tietoa myös siitä, kuinka eri maanparannusaineet toimivat erilaisilla mailla. Tästä tiedosta on apua, kun mietitään missä kustakin maanparannusaineesta saataisiin vesiensuojelun kannalta suurin hyöty.

Helena Soinne, erikoistutkija, Luonnonvarakeskus (Luke)

 

KIPSI-hanke viljelijäristeilyllä 11.12.2019

Projektipäällikkö Pekka Salminen ja erityisasiantuntija Tanja Pajunoja Varsinais-Suomen ELY-keskuksesta kertovat syksyllä käynnistyneestä KIPSI-hankkeesta. Hanke on osa ympäristöministeriön luotsaamaa Vesiensuojelun tehostamisohjelmaa ja sen tavoitteena on vähentää maatalouden vesistökuormitusta laajamittaisella peltojen kipsikäsittelyllä Saaristomeren valuma-alueella. Suurin osa kipsin levityksestä tapahtuu vuosina 2020-22.  Hankkeen toteutuksessa alueen viljelijät ovat avainasemassa. Hanketta esiteltiin osalle heistä viime viikolla Paimion yhteistoiminta-alueen viljelijäristeilylle

Maaseutuhallinnon Paimion yhteistoiminta-alue kutsui KIPSI-hankkeen viljelijäristeilylle 11. joulukuuta kertomaan kipsin vaikutusmekanismista ja hankkeen toteutuksesta. Risteilylle saapui yli 80 viljelijää Paimion, Sauvon, Kaarinan, Paraisten ja Kemiön kuntien alueelta. Hanketta olivat esittelemässä KIPSI-hankkeesta projektipäällikkö Pekka Salminen ja erityisasiantuntija Tanja Pajunoja sekä Varsinais-Suomen ELY-keskuksen vesiyksikön ylitarkastaja Mikko Jaakkola.

KIPSI-hankkeen erityisasiantuntija Tanja Pajunoja ja projektipäällikkö Pekka Salminen Varsinais-Suomen ELY-keskuksesta. (Kuva: Mikko Jaakkola, Varsinais-Suomen ELY-keskus)

Jo aiemmin syksyllä KIPSI-hanke järjesti Paimiossa kipsinlevitysnäytöksen, joten monelle kipsikäsittely oli jo asiana tuttu ja monia kysymyksiä oli jo herännyt viljelijöiden keskuudessa. Ensimmäinen keskustelua herättänyt asia oli kipsin vaikutusaika, joka tutkimusten mukaan on noin viisi vuotta. Viljelijät toivat esiin kipsin osana laajempaa maanparannukseen tähtäävää toimenpidekokonaisuutta. Kokonaisuuteen voisi kuulua esim. syväjuuristen kasvien ottaminen viljelykiertoon ja maan syväkuohkeutus, jolloin kokonaisvaikutus voisi olla pidempikin.

Kuva: Kipsinlevitysnäytös Paimiossa 23.9.2019.
Kipsinlevitysnäytös Paimiossa 23.9.2019. (Kuva: Mikko Jaakkola, Varsinais-Suomen ELY-keskus)

Mukana oli myös SAVE-hankkeessa mukana olleita viljelijöitä. He kiinnittivät huomiota erityisesti logistisiin asioihin, kuten pienimpien teiden soveltuvuuteen painaville kipsikuljetuksille ja rekkarallin ympäristövaikutuksiin. Esille nostettiin myös kipsin olleen silminnähden hyödyllistä maaperän rakenteelle.

Keskusteluissa esiin nousi myös epäilyksiä. Teollisuuden kipsikasojen volyymi oli hyvin tiedossa ja kysymyksiä herätti mahdollinen teollisuuden vaikuttaminen KIPSI-hankkeen taustalla. KIPSI-hanke perustuu kuitenkin TraP- ja SAVE-hankkeista saatuun tutkittuun tietoon kipsin vesistövaikutuksista. Maanparannusaineena kipsi on vanhin kaupallinen lannoitetuote. Viljelijöistä osalle kipsi onkin kiinnostava maanparannusaineena, osa on motivoitunut vesiensuojelunäkökulmasta.

Hanketoteuttajan näkökulmasta oli ilahduttavaa käydä rakentavaa keskustelua, kuulla kriittisiäkin näkökulmia ja saada ajatuksia hankkeen käytännön toteutukseen. Useampi viljelijä myös ilmoitti olevansa kiinnostunut ottamaan kipsiä jo ensimmäisenä hankevuonna ja toteuttamaan kipsinlevitysnäytöksen omilla pelloillaan.

Kipsin levitykseen soveltuvat peltolohkot KIPSI-hankkeen alueella, Saaristomeren valuma-alueella (Kartta: Mirka Vainiomäki)

Paimion yhteistoiminta-alueen viljelijäristeily rohkaisi jatkamaan hanketoteutusta, joka on edennyt kipsin toimituksen kilpailutuksen valmisteluun. Kilpailutus toteutetaan tammikuussa 2020 ja Saaristomeren valuma-alueen viljelijät voivat ilmoittaa soveltuvia peruslohkoja kipsikäsittelyn piiriin VIPU-palvelussa huhtikuusta alkaen normaalin tukihaun yhteydessä.

Pekka Salminen ja Tanja Pajunoja, KIPSI-hanke (Varsinais-Suomen ELY-keskus)

Kipsin talvilevityksen vaikutusta savimaan ravinnekuormitukseen tutkitaan

Yksi SAVE2-hankkeen tavoitteista on selvittää mahdollisuutta kipsin talvilevitykseen. Talvilevityksestä ovat kyselleet myös SAVE-hankkeen pilottiviljelijät. Mahdollisuus levittää kipsi talvella lumelle tai routaiseen maahan helpottaisi viljelijöiden aikataulupaineita vaikeiden syyssäiden oloissa. Myös kipsin kuljetuksen järjestäminen helpottuisi, jos aikatauluikkuna olisi laajempi. 

Erikoistutkija Kirsi Järvenranta ja tutkimusmestari Jenni Laakso Luonnonvarakeskuksesta kertovat tammikuussa aloitettavista laboratoriokokeista, joissa selvitetään, olisiko kipsin talvilevitys mielekäs tapa vähentää maatalouden fosforikuormaa. Huuhtoutuuko routaiselle pellolle levitetty kipsi suuressa määrin ennen liukenemistaan maahan tilanteessa, jossa (1) kipsiä on levitetty lumelle ja lumi sulaa tai jossa (2) kipsin levitystä seuraa voimakas sade? 

Kipsin hyötyjä savimaan ravinnekuormituksen vähentämisessä tutkitaan pintavaluntasimulaattori SIMUn avulla Luonnonvarakeskus Kuopiossa. Menetelmä yhdistää autenttisia pelto-olosuhteita ja säädeltyjä laboratorio-olosuhteita ja sillä voidaan nimensä mukaisesti simuloida pintavalunnan muodostumista erilaisissa sääolosuhteissa.

SAVE2-hankkeessa tutkittavat savimaan laatat nostettiin Jokioisilla lokakuun 23. päivä kolmen hengen voimin. Reissulle lähtiessä pohdittiin kuivan savipellon mahdollista kastelutarvetta laatannostoa varten, koska kuiva savi murenee ja lohkeilee helposti. Tilanne oli kuitenkin täysin päinvastainen ja vastassa oli varsin kostea peltolohko. Märkä savipelto aiheutti haasteita nostoon, sillä pellon pinta oli liettynyttä noin viiden sentin syvyyteen asti – onneksi ei syvemmälle, niin saimme laatan pohjalle kiinteämpää maa-ainesta!

Tutkimusmestarit Johanna Kanninen ja Arto Pehkonen nostamassa savimaalaattoja märältä, puidulta pellolta Jokioisissa lokakuussa 2019. (Kuvat: Jenni Laakso, Luonnonvarakeskus Kuopio)

Laattojen nostossa maalaatta – 30 cm leveä, 90 cm pitkä ja noin 6 cm syvä kaistale – höylätään irti traktorivetoisella leikkurilla. Leikkuriin on kiinnitetty vahva pleksi, joka liukuu leikkurin takana maalaatan alle. Kun pleksi on kokonaan maalaatan alla, laatta leikataan sopivaan mittaan ja nostetaan pleksin avulla muovitetun vaneripohjan päälle.

Märältä, puiduilta viljapellolta laatat täytyi nostaa todella varovasti, sillä laatan koostumus oli pehmeä eikä laatoilla ollut viljansängen lisäksi maata koossapitävää kasvillisuutta. Valmiit maalaatat kuljetettiin Luke Jokioisten toimipaikan pihaan ja paketoitiin loppuun aurinkoisessa syyssäässä.

Paketoitaessa maalaatta saa ympärilleen noin 15 cm korkuiset seinät, jotka puristetaan tiiviisti laatan ympärille. Laatan toisen kapean pään seinä on matala, jotta pintavalunta pääsee virtaamaan laatan päältä. Lisäksi laatan pohjaan tehdään reikiä, joiden kautta läpisuotautuva vesi kerätään.

Pakatut savimaalaatat kuljetettiin Maaningalle, jossa ne varastoitiin pakastekonttiin -2 asteeseen odottamaan koejakson alkua. (Kuvat: Jenni Laakso, Luonnonvarakeskus Kuopio)

Laatat kuljetettiin Maaningalle tiukasti pakattuina pakettiautolla ja peräkärryllä – painoa tuli pelkästään laatoista noin 1500 kiloa! Perillä laatat varastoitiin -2 asteeseen pakastekonttiin odottamaan koejakson alkua.

Koejaksolla laatat viedään SIMUun, missä osa niistä peitetään lumella, jonka päälle levitetään 4000 kg/ha vastaava määrä kipsiä. Lumi sulatetaan säteilylämmittimillä niin, että lämpötila seuraa normaalia keväistä päivärytmiä, päivällä lämmintä ja yöllä pakkasta. Osalle koelaatoista kipsi levitetään suoraan jäätyneen maan päälle, ja laattaa sadetetaan lumen vesiarvoa vastaavalla määrällä vettä. Kaikki valumavesi kerätään talteen analyysiä varten. Kokeessa on sekä käsittelemättömiä laattoja että kipsipeitteen saaneita laattoja tasaisella ja kaltevalla pohjalla. Jokaista käsittelyä on 4 toistoa, jotta tuloksesta saadaan luotettava.

Tällä hetkellä maalaatat odottavat lumisateita varastossa, ja valuntasimuloinnit päästään aloittamaan näillä näkymin tammikuussa 2020. Tulokset valmistuvat kevään mittaan. Onko kaltevuudella merkitystä, miten lumipeite tai sade vaikuttaa kipsin huuhtoutumiseen ja miten kipsi vaikuttaa valumaveden mukana huuhtoutuvan maa-aineksen tai ravinteiden määrään?  Tämä kaikki jää kokeissa nähtäväksi. Tuloksista kerromme SAVEn blogissa keväällä.

Kirsi Järvenranta ja Jenni Laakso, Luonnonvarakeskus Kuopio

Resepti Vantaanjoen rehevöitymisen vähentämiseksi

Projektipäällikkö Anna Saarentaus John Nurmisen Säätiöstä kertoo Vantaanjoen kipsihankkeen kuulumisia. Hanke on edennyt suunnitellusti, ja tänä syksynä kipsinlevitykseen osallistuu 50 tilaa Vantaanjoen valuma-alueella. 

Sain Savijoen kipsipilotin toteuttajilta alla olevan reseptin, koska työnantajani John Nurmisen Säätiö suunnitteli kipsikäsittelyn toteuttamista maatalouden vesiensuojelutoimena. Ohjetta on sovellettu Vantaanjoen valuma-alueella tänä ja viime vuonna, ja hyvin ovat nyt pullat nousemassa uunissa!

Ainekset:

  • Osaava hankekonsortio
  • Useita tarjouskilpailuja
  • Paljon puhelinaikaa
  • 70 maatilaa
  • 3500 ha peltoa
  • 14 000 t maanparannuskipsiä
  • 350 rekkaa
  • Levitysvaunuja + suotuisia säitä kipsin levitykseen

Valmistus:

  • Laadi kipsikäsittelyn säännöt ja ohjeet
  • Kilpailuta hankinnat, kuten kipsi, kuljetus, levitys ja tilakäynnit
  • Informoi viljelijöitä ja keskeisiä sidosryhmiä hankkeesta
  • Tee kiinnostuneiden viljelijöiden kanssa kipsinlevityssopimus
  • Maksa kipsikäsittelyn kustannukset ja huolehdi, että koko kipsiketju liikkuu suunnitellusti
  • Seuraa kipsikäsittelyn ympäristövaikutuksia
  • Raportoi ja viesti hankkeen tulokset

1. Aloita suunnittelusta

Vantaanjoen kipsihankkeen tavoitteeksi asetettiin kipsin levittäminen jopa 3500 peltohehtaarille. Tämän laajuisella kipsikäsittelyllä leikataan vuotuista fosforikuormaa noin kahdella tonnilla ja kiintoaineskuormaa noin tuhannella tonnilla, ja positiiviset vesistövaikutukset kohdistuvat lähes miljoonan virkistyskäyttäjän Vantaanjoelle ja Vanhankaupunginlahdelle.

Huolellinen pohjatyö ja eri sidosryhmien tarpeiden ja toiveiden selvittäminen sujuvoittavat hanketoteutusta. Vantaanjoen hanke on hyötynyt suuresti kipsipilotin kokemuksista, ja Liedon ja Paimion oppeja on pystytty ottamaan käyttöön ja käytäntöjä kehittämään edelleen. Nyt SAVE-hankkeesta tuttuja, tehokkaan vesiensuojelumenetelmän käyttöönotosta kertovia kipsikasoja on voinut bongata pääkaupunkiseudun ympäristössä.

Kipsikäsiteltävät alueet: Kipsiä levitetään etenkin Nurmijärvelle, Hyvinkäälle ja Vantaalle.
Kartta: Juha Riihimäki/SYKE

2. Älä lannistu, vaan selätä haasteet

Leipureille on Vantaanjoella tuottanut päänvaivaa etenkin viljelijöiden tavoittaminen, koska tietosuojasäädökset rajoittavat merkittävästi yhteystietojen luovuttamista. Monet sidosryhmät ovat kuitenkin ystävällisesti vieneet viestiä eteenpäin omien jäseniensä keskuudessa.

Muita käytännön haasteita ovat olleet toiminnan skaalaus pilottikokoluokasta kohti laajan mittakaavan vesiensuojelutyötä sekä kipsin ja julkisuudessa esillä olleiden muiden maatalouden vesiensuojelumenetelmien (rakennekalkki, kuitulietteet) vaikutusten ja toimintamekanismien sekoittuminen toisiinsa. On hieno asia, että uusia vesiensuojelumenetelmiä on viime vuosina innovoitu tiuhaan tahtiin, mutta viljelijöille se aiheuttaa välillä todellista infoähkyä.

Haasteita on pyritty taklaamaan suunnittelun (yhteiset palaverit palveluntarjoajien kesken, erilaisten online-työkalujen käyttöönotto) ja viestinnän keinoin.

3. Nauti onnistumisista

Matkan varrella on saatu iloita monista asioista. Tänä vuonna konsortiomme tuuletti, kun Yara Suomi Oy päätti lahjoittaa hankkeelle 2 500 ha:n kipsikäsittelyyn tarvittavan kipsin. Näin hankkeen rahoitus riitti vielä suuremman pinta-alan kipsikäsittelyyn. Riemunkiljahduksia herättivät myös tiettyjen virstanpylväiden, kuten levityssopimusten hehtaaritavoitteen saavuttaminen, ja mädinhaudontakokeen saaminen onnistuneesti päätökseen.

Onnellisina seurasimme myös sitä, kun hallituksen vesiensuojelun tehostamisohjelma sai kohdennettuja varoja kipsikäsittelyyn Saaristomeren alueella. Ei kun vain uudet pullat uuniin!

Uusi pelto, vanhat kujeet – näin kipsin levitys starttaa Vantaanjoella elokuussa 2019 Kuva: Kirsi Kurki-Miettinen/JNS

4.  Muista seurata vaikuttavuutta

Ympäristöseurannat ovat Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistyksen (VHVSY) osaavissa käsissä.

Kipsikäsittelyn vaikutuksia veden laatuun tutkitaan Lepsämänjoen mittausasemalla, jonka yläpuolisesta peltopinta-alasta käsiteltiin kipsillä syksyn 2018 aikana 36 % (300 ha). Mukaan saadaan lisää käsittelyalaa vielä syksyllä 2019.

Ensimmäiset merkit kipsikäsittelystä ovat jo olleet nähtävissä jokiveden laadussa, sillä kipsin liuetessa sen sisältämä sulfaatti nostaa sähkönjohtokyvyn arvoja. Kipsin vaikutusta eroosioon ja fosforihuuhtoumaan analysoidaan parhaillaan vertailemalla sameuden ja valuman suhdetta ennen ja jälkeen kipsikäsittelyn. Koska sameus korreloi kiintoainepitoisuuden ja kokonaisfosforipitoisuuden kanssa, indikoi sameuden väheneminen myös kiintoaine- ja fosforikuormituksen pienenemistä. Tuloksista raportoidaan myöhemmin tänä vuonna.

Kalaston osalta VHVSY on toteuttanut mädinhaudontakokeen ja sähkökoekalastuksen. Mädinhaudontakokeen tulosten mukaan jokivesi kipsikäsiteltyjen peltojen vaikutusalueilla soveltuu taimenen lisääntymiselle. Sähkökoekalastukset puolestaan toteutettiin ennen kipsin levitystä ja havaintoja kalakannoista vertaillaan myöhemmin kipsikäsittelyjen jälkeen suoritettaviin kalastuksiin. Kuudesta koealasta kolme oli erinomaisessa ekologisessa tilassa, yksi hyvässä ekologisessa tilassa ja kaksi tyydyttävässä tilassa. Taimenia esiintyi neljällä koealalla.

Mädinhaudontakokeen tarkistus talvella 2019
Kuva: VHVSY

5. Yllätykset ovat aina mahdollisia

Hanke on tähän mennessä edennyt suunnitellusti, ja uskomme, että kipsikäsittelyn vaikutus ravinnehuuhtouman vähentämisessä ja sitä kautta vesistöjen tilan parantamisessa on huomattava.

Syksyn säät vaikuttavat merkittävästi siihen, pystytäänkö koko suunniteltu levitysala käsittelemään syksyllä 2019 vai joudutaanko käsittelyä jatkamaan vielä vuonna 2020. Joka tapauksessa seuraaviin askeliin kuuluu muistuttaa vesiensuojelun tärkeydestä, lisätä edelleen kipsikäsittelyn tunnettuutta sekä kertoa seurantojen tuloksista niin veden laadun kuin kalastotutkimustenkin osalta.

Vantaanjoen kipsihanketta toteuttavat John Nurmisen Säätiö, Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys ry, Helsingin yliopiston Maatalous-metsätieteellisen tiedekunnan Taloustieteen osasto ja Suomen ympäristökeskus. Hanketta rahoittavat säätiön yksityiset tukijat ja ympäristöministeriö. Hanke toteuttaa Suomen vesien- ja merenhoidon toimenpideohjelmaa.

Anna Saarentaus, projektipäällikkö, John Nurmisen Säätiö

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.