Kategoria: Kipsin vaikutus maaperään

Julkaistu

Savimaaprofiili Liedossa

Kipsin vaikutusta SAVEn pilottialueen peltojen maaperään ja kasvustoon tutkitaan perusteellisesti. Pelloilta otettiin sekä maa- että  kasvustonäytteitä ennen kipsinlevitystä kesällä 2016 sekä kipsinlevityksen jälkeisenä keväänä ja kesänä 2017. Uusia näytteitä otetaan jälleen tänä vuonna. SAVE-hankkeen tulokset kipsin vaikutuksesta maaperään ja kasvustoon saadaan, kun molempien kipsinlevityksen jälkeisten vuosien analyysit ovat valmiita – viimeistään siis ensi syksynä.

Eläkkeellä oleva maaperä- ja ympäristötieteen professori Markku Yli-Halla kirjoitti noin vuosi sitten blogissa ennen kipsinlevitystä otettujen näytteiden analyysituloksista. Nyt hän on kirjoittanut kuvauksen Liedon alueen tyypillisestä savimaaprofiilista. Kansainvälisen käytännön mukaan tehty maalajin nimeäminen on tärkeää taustatietoa, kun maanäytteistä tehtyjä havaintoja raportoidaan.  

Suomen Maaperätieteiden Seura ry:n retkellä 25.8.2017 tutustuttiin tyypilliseen lounaissuomalaiseen savimaahan. Kohde, jonka korkeus on 30 m meren pinnan yläpuolella, sijaitsi SAVE-hankkeen toiminta-alueella 3 km Yliskulmalta Turun suuntaan Parmaharjun hyppyrimäelle vievän paikallistien varressa. Valtatie 10:ltä oli kohteelle matkaa 400 m. Savijoki oli kohteesta 150 m etäisyydellä noin 5 m alemmalla korkeustasolla.

Markku Yli-Halla esitteli Liedon savimaata Maaperäseuran retkeläisille elokuussa 2017.

Alueen maaperän valtamaalajeja ovat erilaiset savimaat (savespitoisuus yli 30 %), jotka ovat kauttaaltaan viljelykäytössä. Savipatjan paksuus on paikoitellen jopa 30 metriä. Peltoja ympäröivät kalliomaat (kallio lähempänä kuin 1 m maan pinnasta) sijaitsevat korkeammilla alueilla ja kasvavat metsää. Useita kalliomaa-alueita ympäröi kapea hieta- ja hiekkamoreenivyöhyke, joka monessa tapauksessa on otettu viljelyyn. Peltoa on raivattu niin pitkälle kun kivisyys on sallinut. Alueella on myös jonkin verran hienoa hietaa, joka sijaitsee Savijoen uoman välittömässä läheisyydessä. Savijoki on alueelle tyypillinen pieni joki, joka on uurtanut uomansa savipatjan läpi pohjamoreeniin saakka. Tästä ovat osoituksena joen pohjalla näkyvät kivet, jotka voivat olla läpimitaltaan jopa puolen metrin luokkaa. Jokiuoma on syntynyt aikojen kuluessa eroosion tuloksena, ja pellot viettävät jokeen joskus jyrkästikin.

Liedossa syysvehnäpeltoon oli kaivettu kaivinkoneella 165 cm:n syvyinen kuoppa. Rinne vietti etelään ja sen kaltevuus oli noin 3 %. Pohjaveden pinta oli tutkimushetkellä 164 cm:n syvyydessä. On todennäköistä, että korkeahko pohjaveden pinta tällä pellolla selittyy ainakin osaksi pohjoisen puoleiselta metsäiseltä kalliomaa-alueelta valuvilla vesillä. Lisäksi maa on kauttaaltaan savea, ja pohjamaan vedenjohtavuus on epäilemättä äärimmäisen pieni.

Maaprofiilista erotettiin morfologisin (ulkonäköön pohjautuvin) perustein horisontteja, joita luonnehditaan alla olevassa taulukossa. Maan värien koodaaminen on tehty kansainvälisesti käytetyn Munsellin värikarttakirjan avulla ja nimi annettu EU:n suositteleman WRB-järjestelmän mukaan.

Taulukko 1. Liedon savimaan morfologisia ominaisuuksia (Markku Yli-Halla)

Kuvassa 1. näkyy Liedon savimaa. Horisonttirajat  näkyvät  valkoisina pisteinä. Horisonttien  pedogeneesiä  kuvaavat lyhenteet on merkitty  kunkin horisontin kohdalle.

Kuva 1. Liedon savimaa (Kuva: Jaakko Mäkelä)

 

p = muokkauskerros (ploughing)

w = rapautumisen merkkejä (weathering)

g = usein vedellä kyllästynyt kerros

t = kokkareiden pinnoilla suspensiona ylempää liikkunutta savesta (illuvial clay)

 

 

Kuvassa 1. näkyvä Ap1-horisontti on nykyinen muokkauskerros. Peltoa on aikaisemmin muokattu syvemmältä, minkä seurauksena on nähtävissä Ap2-horisontti. Muokkauskerrosten alla on Bw-horisontti, jossa on jonkin verran rapautumisen merkkejä, mm. ruskeita rautasaostumia. Bg-horisontissa on runsaasti rautasaostumaa. Tämä horisontti on kaikkein sitkein ja vaikein kaivaa. Pintamaa tämän horisontin alarajaan saakka on yleisväriltään ruskea, mutta 50 cm:n alapuolella väri muuttuu harmaaksi, mikä osoittaa maan olevan pitkiä aikoja veden kyllästämää. Tästä syvyydestä alkaen maassa on prismamainen rakenne. Prismojen pinnoilla on nähtävissä ylemmistä horisonteista kulkeutunutta savesta (illuvial clay), joka on takertunut lohkopinnoille ja vanhojen juurikanavien seinämiin. Tämä saveksen kulkeutuminen Suomen maaperässä on ilmiö, joka on dokumentoitu vasta 10 vuotta sitten, mutta sitä näyttää esiintyvän käytännössä kaikilla savimaillamme. Saveksen kertymistä on eniten Btg2-horisontissa 77-110 cm:n syvyydessä. Btg3-horisontissa oli vanhojen juurikanavien ympärille saostuneita rautapillejä. Cg-horisontti erottui selvästi ylemmistä horisonteista rakenteensa ja harmaansinisen värinsä perusteella. Tämä horisontti oli pehmeää, massiivista savea, joka ei ilmeisesti ole koskaan kunnolla kuivanut, koska siinä ei ollut minkäänlaista rakennetta.

Tämän maan WRB-luokituksen mukainen nimi on seuraava:

Gleyic Luvic Eutric Stagnosols (clayic, drainic, protovertic)

Stagnosols–nimi kertoo siitä, että maan pintakerrokset ovat usein sadeveden kyllästämiä. Tämä ei ole ihme, koska Bw- ja Bg-horisonttien vedenjohtavuus on ilmeisen huono. Näissä horisonteissa kokkareiden sisäosissa on paljon ruostesaostumia, mikä tukee olettamusta, että maassa on stagnic properties.

Gleyic-attribuutti kertoo, että maassa on pohjaveden kyllästämiä kerroksia lähempänä kuin 75 cm päässä maan pinnasta; tässä maassa nämä kerrokset alkoivat 50 cm syvyydestä. Luvic-attribuutti ilmaisee saveksen kulkeutumista (clay illuviation) maaprofiilissa alaspäin ja tämän tuloksena syntyneitä pinnoitteita.

Maasta ei ole tehty analyysejä, mutta muista samantapaisista maista olevien tietojen perusteella voidaan olla varmoja siitä, että kationinvaihtokapasiteetista (pH 7) vähintään 50 % (todennäköisesti yli 80 %) on Ca:n, Mg:n, K:n ja Na:n täyttämää. Siksi voidaan käyttää attribuuttia eutric. Drainic-attribuutti ilmaisee sen, että maa on ojitettu. Vertic-attribuutti puolestaan ilmaisee maan halkeilutaipumuksen, joka johtuu korkeasta savespitoisuudesta ja siitä, että savimineraaleilla on paisumis- ja kutistumistaipumusta. Suomen ilmasto on kuitenkin liian kostea ja tämä maa liian märkä, jotta tämä kuivumisen aiheuttama kutistuminen ja maan halkeilu tulisivat kovin selvästi näkyviin. WRB-järjestelmän uusimpaan versioon onkin tällaisia maita varten lisätty attribuutti protovertic. Jos maasta on tarpeen käyttää lyhempää nimeä, se voisi olla Luvic Stagnosols.

Maaperä- ja ympäristötieteen professori Markku Yli-Halla

Kirjallisuus:  

IUSS Working Group WRB 2014. World reference base for soil resources. World Soil Resources Report 106. FAO, Rome.

Julkaistu

Kipsin ”ensipuraisu” – VHVSY:n tutkijan kokemuksia vesiensuojeluihmeestä

Pasi Valkama on Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojelu ry:n tutkija, joka toimi tutkijana myös SAVE-hanketta vuosina 2007–2014 edeltäneessä TraP-projektissa Nummenpäässä Uudellamaalla. Viime vuoden helmikuussa Nummenpäähän asennettiin uudelleen mittari seuraamaan paikallisen Nummenpäänojan vedenlaatua muutaman vuoden tauon jälkeen. Pasi Valkama kertoo kokemuksistaan TraP-projektissa sekä uusimmista Nummenpäänojasta saaduista vedenlaatutuloksista.

Takaumia Trap-hankkeen ajoilta

Kun syksyllä 2008 ensimmäisen kerran peltojen kipsityksen jälkeen kävin näytteenotossa Nurmijärven Nummenpäänojalla, oli tutkijanleukani pudota savisten saappaitteni tasalle. Vantaanjoen valuma-alueen savisilla pelloilla liikkuneena olin tottunut pelloilla seisovien lätäköiden harmaaseen sameuteen. Nyt kuitenkin näytti siltä, että kipsikäsitellyiltä peltolohkoilta heijastui auringonpaiste kirkkaista lätäköistä. Samaan aikaan ojan toisella puolella, valuma-alueen lähes ainoalla kipsittömällä lohkolla, seisoi tutun värinen vesi; cafe latte, latte macchiato, mitä näitä muodikkaita kahveja nyt on. Annoin kameran sulkimen laulaa ja tallensin innoissani empiirisiä havaintojani. Syntyi muun muassa kuvapari, jota käytettiin paljon Trap-hankkeessa havainnollistamaan kipsin dramaattisia vaikutuksia. Kipsi sai saviaineksen sakkautumaan ja laskeutumaan lätäköiden pohjalle. Tämä kaikki teki tuolloin nuoreen tutkijan sieluuni lähtemättömän vaikutuksen.

Kipsinlevityksen jälkeinen ero peltolammikoiden kirkkaudessa oli silminnähtävä. Kuva: Pasi Valkama

Vaikka kipsin toimintaperiaate oli minulle teoriatasolla ja jatko-opintojeni labrakurssilta tuttu, oli silmieni edessä nyt todiste siitä, että eroosio ja sitä myöten fosforihuuhtoumat tulisivat tällä keinoin todellakin vähenemään. Mikä vesiensuojelullinen voitto!

Empiriasta mitattuun tietoon

Vaikka lätäköiden kirkastuminen pelloilla oli helposti silmin havaittavissa, tarvitsin maastohavaintojen tueksi myös oikeaa dataa. Sanoittelin jo mielessäni Juha Tapion hittiä uuteen muotoon: ”Mitä silmät ei nää, sen anturi kyllä mittaa.” Virtaavan veden sameudessa tapahtuvaa muutosta on nimittäin hankala silmin havaita. Siksi Nummenpäänojaan perustettiin Trap-hankkeen alkuvaiheessa kaksi automaattista mittausasemaa tuottamaan tietoa muun muassa veden virtaamasta, sameudesta ja sähkönjohtavuudesta.

Kun aloimme tarkastella Syken tutkija Petri Ekholmin ja Luode Consultingin Mikko Kiirikin kanssa dataa, teimme nopeasti havainnon, että Nummenpäänojan sameudet todellakin olivat vähentyneet kipsinlevityksen jälkeen. Mikä parasta, vähenemä näytti olevan erittäin merkittävä. Nummenpäänojan havaintoja tuki myös samaan aikaan läheisellä Lepsämänjoen vertailuvaluma-alueella tehdyt mittaukset, joiden perusteella saatu lisäevidenssi vahvisti havaintomme oikeaksi.

Menestyksekkään Trap-hankkeen päättymisen myötä vuonna 2013 päättyivät myös Nummenpäänojan mittaukset. Kipsin vaikutukset näyttivät mittausten perusteella hiipuneen ja kipsin vaikutusajaksi päädyttiin esittämään 4–5 vuotta. Kun kuulin SAVE-hankkeesta, olin toiveikas että kipsi vesiensuojelumenetelmänä saataisiin parin vuoden hiljaisuuden jälkeen taas pinnalle ja laajempaan käyttöön. Kipsi on varmasti yksi tarkimmin ja kattavimmin tutkituista vesiensuojelumenetelmistä Suomessa. Montako suomalaista tutkimusta tiedätte, joissa yhden vesiensuojelumenetelmän vaikutukset voidaan todella mitata valuma-aluetasolla?  Lisäksi kipsi on Suomessa toteuttamiskelpoisista menetelmistä edelleen kaikkein kustannustehokkain tapa vähentää eroosiota ja fosforihuuhtoumaa.

Paluu Nummenpäänojalle

SAVE-hankkeen myötä heräsi kysymys, josko kipsi vielä kymmenen vuoden jälkeen vaikuttaisi jollain tavalla Nummenpäänojan veden laatuun. Teoriassahan kipsillä voisi olla pidempiaikainen maan mururakennetta parantava ja siten eroosiota ja fosforihuuhtoumia vähentävä vaikutus.

Mittausasetelma mahdollisti tällä kertaa vertailun tuttuun Lepsämänjoen referenssialueen vedenlaatuun. Vertailualue Lepsämänjoen mittaukset ovat vuosien saatossa kulkeneet osana useita eri maatalouden vesiensuojeluhankkeita. Tällä kertaa mittaukset kuuluivat LOHKO II -hankkeeseen. Mittausasema onkin pisimpään yhtäjaksoisesti Suomessa toiminut maatalousvaltaisen valuma-alueen automaattiasema. Tunnittaisesta mittaustiedosta koostuva aikasarja saavuttaa keväällä 2018 kunnioitettavan 12 vuoden iän.

Vajaan vuoden mittaisen vertailun perusteella näyttää siltä, että Nummenpäänojan sameudet ovat todellakin palautuneet vuoden 2008 kipsinlevitystä edeltäneelle tasolle. Pieni kysymysmerkki tutkimusasetelmassa liittyy kuitenkin siihen, että myös vertailuvaluma-alueella tehdyt toimenpiteet (suorakylvö, talviaikainen kasvipeitteisyys) ovat pienentäneet kontrollialueen sameutta.

Vaikka kipsiä ei sen sisältämän sulfaatin takia välttämättä voi levittää kaikille savipelloille, on menetelmän potentiaali huikea. Ensi kerran voidaan puhua maatalouden hajakuormituksen merkittävästä vähenemästä. Väitöskirjassani olen tutkinut paitsi kipsin tehoa ja vaikuttavuutta, myös muiden yleisemmin käytössä olevien maatalouden vesiensuojelumenetelmien vaikutuksia. Kipsin vaikutukset ovat kuitenkin välittömän hyödyn ja tehon puolesta omaa luokkaansa.

Jatkaessani työtäni Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistyksen tutkijana, soisin näkeväni tulevaisuudessa enemmänkin noita kristallinkirkkaita peltolätäköitä Vantaanjoen valuma-alueen savipelloilla. Miltä kuulostaisi ajatus esimerkiksi 3500 kiloa pienemmästä fosforikuormasta ja kirkkaammasta vedestä arvostetussa miljoonan ihmisen lähivirkistysvesistössä ja taimenenkin tykkäämässä Vantaanjoessa?  Moinen ihme on saavutettavissa reilun 5000 peltohehtaarin kipsikäsittelyllä. Ei yhtään hullumpi ajatus, vai mitä..?

Pasi Valkama
Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys ry

Julkaistu

Kymmenisen vuotta kipsinlevityksen jälkeen – Nummenpään viljelijät tyytyväisiä edelleen

Vedenlaadun mittausta kesäisessä Nummenpäässä.  Kuva: Petri Ekholm, SYKE

SAVE-hankkeen kipsinlevityksestä on kulunut nyt reilu vuosi. Uusimmassa viljelijäkyselyssä, jonka tuloksista kuulemme myöhemmin keväällä, kysyttiin mm. viljelijöiden kokemuksia ja havaintoja kipsin vaikutuksesta maaperään ja satoon. Runsas yhdeksän vuotta sitten Nummenpäässä Uudellamaalla toteutettiin pienemmän mittaluokan TraP-kipsinlevityshanke (TraP-projekti 2007–2014), jonka hyvät tulokset pohjustivat myös SAVE-hankkeen syntymistä .  Nummenpään tutkimuksessa arvioitiin kipsin fosforikuormitusta vähentävän vaikutuksen kestävän viitisen vuotta. SAVEssa meitä kiinnostaa luonnontieteellisten tulosten lisäksi se, miten viljelijät ovat vastaanottaneet kipsimenetelmän ja millaisia kokemuksia ja havaintoja heille kertyy pilotin aikana. Kipsin vaikutuksen maaperään on arvioitu kestävän useita vuosia. Koska Nummenpään kipsinlevityksestä on kulunut melkein vuosikymmen, halusimme kysyä hankkeeseen osallistuneilta viljelijöiltä, näkyykö kipsin vaikutus heidän pelloillaan vielä tänäkin päivänä. Lisäksi meitä kiinnosti millaiset tunnelmat kipsimenetelmästä oli jäänyt – ottaisivatko viljelijät kipsiä pelloilleen uudelleenkin.

Uusmaalainen talvi – pakkaslunta ja sulavesia vuorotellen. Kuva : Petri Ekholm, SYKE

Otimme siis yhteyttä Nummenpään viljelijöihin ja saimme vastaukset lyhyeen kyselyyn yhteensä seitsemältä viljelijältä. Kahdeksas hankkeeseen aikoinaan osallistunut viljelijä oli jäänyt eläkkeelle ja lopettanut viljelyn muutama vuosi aiemmin. Kaikilla vastaajilla vain osa pelloista oli kipsitetty, mikä mahdollisti vertailun kipsittömiin peltoihin. Kaikilla vastaajilla oli myös pitkä viljelykokemus.  Kyselyssä kysyttiin kipsin mahdollista nykypäivän vaikutusta maaperään erilaisilla pelloilla sekä vaikutusta eri viljelykasvien satomääriin ja -laatuun.

Suurin osa kyntö- ja kevytmuokattujen peltojen viljelijöistä koki, että maan mururakenne ja muokattavuus oli muuttunut paremmaksi kipsinlevityksen jälkeen ja että kipsin vaikutus on nähtävissä vielä tänäkin päivänä. Myös suorakylvettyjä peltoja viljelevistä yksi kolmesta koki maaperän parantuneen niin, että se näkyy edelleen. Negatiivistä vaikutusta pelloissa ei kukaan viljelijöistä ollut havainnut.

Osa viljelijöistä myös koki, että satomäärät kipsitetyillä pelloilla ovat vielä nykyäänkin paremmat kuin kipsittömillä pelloilla. Yksittäiset viljelijät olivat huomanneet parannusta myös sadon laadussa kaalin ja kevätviljan kohdalla. ”Ei ainakaan huonontanut” oli myös pari kertaa kuultu kommentti. Kielteistä sanottavaa kipsin vaikutuksesta sadon laatuun tai määrään ei ollut kenelläkään. Kipsi ei ole myöskään aiheuttanut pellon tiivistymistä, eikä se ole vaikuttanut sadon orastukseen haitallisesti tai jättänyt laikkuja kasvustoon.

Yli puolella vastaajista kipsi ei ole vaikuttanut lannoitukseen millään lailla, mutta pari viljelijää kertoi vähentäneensä lannoitusta tai kalkitusta kipsinlevityksen jälkeen näihin päiviin asti. Muokkaustapoihin kipsillä ei ole ollut vaikutusta.

Kun kysyimme mahdollisia muita kipsin myönteisiä tai kielteisiä vaikutuksia, lopputulemaksi jäi ettei ainakaan kielteisiä vaikutuksia ole ollut. Joku mainitsi myönteisenä sen, että kipsitys lisäsi maaperän rikkipitoisuutta. Yksi viljelijä korosti, että kipsinlevityksessä tulisi olla ”hyvät koneet”, sillä kipsi oli aikoinaan kostunut ennen levitystä ja ollut kokkareista. Levitys oli silti onnistunut hyvin. Sään vaikutus tuli myös esille: kipsiä on helpompi levittää ”hyvällä kelillä”.

Kysyimme myös, ottaisivatko viljelijät vielä uudelleen kipsiä pelloilleen, jos se olisi esimerkiksi osa ympäristökorvausjärjestelmää. Vastausten esittely SAVEn hankepalaverissa aiheutti hyväntuulisia hörähdyksiä: kaikki vastanneet viljelijät sanoivat kyllä.  Lisäksi viljelijä, joka ei ollut halunnut suoraan valita kyllä/ei -vaihtoehdoista, kommentoi: ”Ei mahdoton asia, riippuisi kustannuksista ja levitysolosuhteista”. TraP-hankkeesta ja kipsikokeilusta oli siis jäänyt hyviä kokemuksia viljelijöille. Suurimmalle osalle oli myös jäänyt mielikuva, että kipsi  vähentää fosforihuuhtoumia. Miltei kaikki  viljelijät myös kokivat, että viljelymenetelmillä ja maataloudella on vaikutusta vesistöjen ja Itämeren tilaan.

Päällimmäisenä asiana kyselystä jäi se, että viljelijät eivät ole havainneet mitään kielteisiä vaikutuksia pelloillaan vajaa vuosikymmen kipsinlevityksen jälkeen. Hyvin sujunut pilotti ja kipsinlevityksen jälkeisten vuosien myönteiset vaikutukset peltoihin ovat saattavat vaikuttaa vastauksiin kipsin mahdollisesta nykypäivän vaikutuksesta. Kyselyn perusteella vaikuttaa kuitenkin mahdolliselta, että kipsillä on muutamaa vuotta pidempäänkin positiivista vaikutusta maaperän mururakenteeseen ja muokkautuvuuteen.

Nummenpään mittaukset loppuivat TraP-hankkeen päättymisen myötä keväällä 2013. SAVE-hankkeen kylkiäisenä alueelle asennettiin yksi mittari viime vuoden helmikuussa. Toistaiseksi saaduissa tuloksissa on ollut niin paljon hajontaa, että emme vielä voi sanoa, onko kipsillä edelleen vaikutusta fosforihuuhtoumiin. Kipsivaikutuksen kestosta toivotaan saatavan lisätietoa myös Savijoelta: tämän kevään aikana haemme rahoitusta Savijoen vedenlaadun ja peltojen maaperän seurantaan vuoden 2018 jälkeen.

Venla Ala-Harja
Helsingin yliopisto

Lisätietoja kipsin vaikutuksista ja siihen liittyvistä tutkimuksista SAVEn materiaalit sivulla.

 

 

 

Palvelun tarjoaa WordPress