Kipsikäsittely – oireiden hoitoa vai vastaus vesiensuojelutarpeeseen?

Markku Ollikainen
Professori 
Helsingin yliopisto

Peltojen kipsikäsittely saattaa olla se toimi, jolla Saaristomeren sisäosien veden laatu käännetään parempaan suuntaan

Valtio on päättänyt tukea Saaristomeren valuma-alueen peltojen kipsikäsittelyä osana uutta vesiensuojelun tehostamisohjelmaa. Saaristomeri on kriittisessä tilassa ja tarvitsee pikaista apua – valuma-alueen maatalouden ravinnepäästöt ovat sen merkittävin kuormittaja. Tuoreen tutkimuksen mukaan suomalaiset arvostavat hyvinvoivaa meriympäristöä. Yhteiskunta on valmis rahoittamaan maatalouden vesiensuojelutoimia, jotta viljelijät voivat niitä toteuttaa. Peltojen kipsikäsittely saattaa olla juuri se toimi, jolla Saaristomeren sisäosien veden laatu käännetään parempaan suuntaan.

Uudessa vesiensuojelun tehostamisohjelmassa on osoitettu varoja Saaristomeren valuma-alueen peltojen laajamittaiselle kipsikäsittelylle. Kuva: Riku Lumiaro

Osaksi maatalouden fosforipäästöjä hillitsevää politiikkaa

Kipsikäsittely sopii hyvin osaksi politiikkaa, jolla pyritään hillitsemään maatalouden fosforipäästöjä vesistöihin. Maa-ainekseen sitoutuneen fosforin huuhtoumaa pelloilta voidaan vähentää eroosion torjuntakeinoilla, esimerkiksi talviaikaisella kasvipeitteisyydellä. Leville käyttökelpoisen liuenneen fosforin huuhtouman vähentämiseen ei kuitenkaan ole lyhyen aikavälin keinoja. Yhteiskunta turvautuu tiukkoihin fosforilannoitusrajoihin, mutta ne vähentävät liuenneen fosforin huuhtoumaa vain pitkän aikavälin kuluessa. Peltojen kipsikäsittely on vesiensuojelukeino, joka vähentää kummankin fosforimuodon huuhtoumaa ja heti. Näin se luo aikaa korkeiden fosforitaseiden alasajoon.

Kipsin avulla pellon fosforikuormaa saadaan leikattua nopeasti, sillä kipsin vaikutus alkaa välittömästi sen liuettua maahan. Kuva: Janne Artell

Kipsikäsittely vesiensuojelukeinona

Meiltä SAVE-hankkeessa kysytään toisinaan, miksi hoidetaan oiretta eikä ongelman syytä. Eikö olisi parempi ryhtyä toimiin viljelytapojen parantamiseksi kipsikäsittelyn sijaan? Vastaus on, että molempia tarvitaan.

Näkemystä tukee kokemus vesiensuojelupolitiikasta muilla sektoreilla. Kun katsotaan mitä tahansa vesiä kuormittavaa tuotantolaitosta, se vähentää vesistöpäästöjään kahdella tapaa: tehostamalla tuotantoa ja neutraloimalla tuotannon jälkeiset päästöt ns. piipunpääteknologialla. Jopa tehokas metsäteollisuutemme turvautuu vesiensuojelussaan myös tuotantoprosessin jälkeiseen puhdistusteknologiaan. Se, kuinka paljon laitokset panostavat kuormituksen vähentämiseen tuotantoprosessin kautta (vaikkapa vesikierron sulkemiseen) ja kuinka paljon piipunpääpuhdistukseen, riippuu niiden välisistä hintasuhteista.

Sama pätee maatalouteen. Olipa viljely kuinka kehittynyttä tahansa, aina syntyy ravinnekuormaa. Myös viljely perustuu taloudellisiin valintoihin, joita tukee viljelijän kokemusperäinen tieto. Viljelijä tekee tuotantoa koskevat valintansa ottaen huomioon tuotantokasvien ja lannoitteiden hinnat, eli sadosta saatavan nettotulon, sekä maanparannus- ja vesitaloustoimien kustannukset. Kunkin peltolohkon ravinnekuorma määräytyy tämän valinnan tuloksena ja sitä muovaa vuosittain sääolojen satunnainen vaihtelu. Peltojen kipsikäsittely astuu kuvaan vesiensuojelukeinona, joka vähentää pelloilta lähtevää fosforihuuhtoumaa. Toiminnan taloudellinen logiikka on sama kuin esimerkkinä käytetyn metsäteollisuusyrityksen: tehostetaan viljelyä ravinteiden tarkemmaksi hyödyntämiseksi ja ehkäistään kipsin avulla fosforin huuhtoutumista. Erona tosin on, että maatalouden ravinnehuuhtouma on pistekuormituksen sijaan hajakuormitusta, johon ei suoraan voida kohdistaa ympäristöohjausta siten kuin tuotantolaitoksiin.

Kipsikäsittelyllä voidaan tavoittaa laajat pinta-alat

Useimpien tilojen kannattavuus on heikolla tolalla, ja peltojen kasvukunnon, vesitalouden ylläpidon ja vesiensuojelun kannalta tärkeitä, mutta kalliita investointeja helposti lykätään. Niiden laajempi edistyminen edellyttäisi tilojen tuottavuuden nousua, jota ei valitettavasti ole näköpiirissä. Tässä tilanteessa valtion tukeman kipsikäsittelyn avulla voidaan edistää vesiensuojelua. Vastaavasti merkittävä osa pelloista, lähes 37 %, on vuokrapeltoja. Tutkimusten mukaan vuokraviljelijän ei ole kannattavaa investoida näiden peltojen kasvukuntoon ja vesiensuojeluun. CAP-politiikan tilatuen ja Suomen ylikompensoivan ympäristökorvausjärjestelmän on arvioitu pitävän tuotannossa noin 20 % niin sanottuja marginaalipeltoja, joissa tuotanto ei kannata. Mainitut pinta-alat voivat yhdessä kattaa jopa runsaat miljoona hehtaaria ja puolet maatalouden vesistökuormasta. Paraskaan neuvonta viljelytapojen kehittämiseksi tuskin auttaa tätä osaa viljelymaistamme, mutta kipsikäsittelyn avulla nämäkin pellot voidaan soveltuvin osin liittää vesiensuojelun piiriin.

Nopeavaikutteinen keino antaa lisäaikaa

Saaristomeri tarvitsee kipeästi apua ja siksi kipsin nopeavaikutteisuus on erityisen tärkeää. Saaristomeren sisäosat ovat todella huonossa kunnossa. Niin tärkeitä kuin toimet viljelytapojen kehittämiseksi ovatkin, ne eivät tavoita läheskään kaikkia viljelijöitä ja muutoksen saaminen vie aikaa. Merensuojelu unohtuu, jos vaaditaan vain odottamaan pidemmällä aikavälillä saatavia tuloksia viljelykäytäntöjen muutoksista. Meren ystävä ei voi mitenkään sallia toimien lykkäämistä. Nopeita toimia edellyttävät myös Suomen kansainväliset sitoumukset.

Kipsikäsittelyn ja ”juurisyiden” poistamisen suhdetta voi toki katsoa toisinkin päin. Viljelytapojen muutos ympäristöllisesti kestävään suuntaan on ehdottomasti tarpeen. Peltojen kipsikäsittely luo myös aikaa viljelytapojen muutoksen edistämiseen. Työ jota esimerkiksi Helsingin yliopiston OSMO-hankkeessa on tehty, on ehdottoman tärkeää. Myös vaihtoehtoisten kipsin kaltaisten innovatiivisten maatalouden vesiensuojelumenetelmien tutkimus on tarpeen. Tarvitsemme esimerkiksi kipsikäsittelyyn soveltumattomille järvialueille sopivia vesiensuojelukeinoja. Onkin hieno asia, että rakennekalkin ja maanparannuskuitujen tutkimusta edistetään valuma-aluetasolla, jotta näiden menetelmien toimivuudesta saadaan lisää tutkittua tietoa.

Viljelijöiden panoksella parannusta meren tilaan

Talkoot Saaristomeren tilan parantamiseksi alkavat nyt. On tärkeää, että mahdollisimman moni viljelijä Saaristomeren valuma-alueella osallistuu peltojen kipsikäsittelyyn, jotta kipsistä saadaan suurin mahdollinen hyöty meren tilan parantamiseen. Viljelijöille kipsikäsittelystä ei aiheudu kustannuksia. Laajamittaista peltolevitystä organisoi Varsinais-Suomen ELY-keskus, jolle toivotamme SAVE-hankkeen puolesta menestystä. Kipsikäsittelyn vaikutusta Saaristomeren fosforikuormitukseen tullaan seuraamaan, jolloin saamme yhä tarkemman kuvan menetelmän toimivuudesta. Yhdessä muiden valuma-aluetason tutkimusten kanssa luomme näin tietopohjaa tehokkaille ravinnekuormituksen vähentämistalkoille. Tätä tietoa tarvitaan myös muissa Itämeren maissa.

 

 

 

Siilinjärven kipsi on tutkitusti puhdasta

SAVE-hankkeessa käytetty kipsi on peräisin Siilinjärveltä, lannoiteyritys Yaran tehtailta. Kipsin syntyprosessia on aiemmin käsitelty blogissa Siilinjärven Alpit -nimisessä jutussa. Seuraavassa yhteenvedossa Yaralla viestintäpäällikkönä toiminut Seija Luomanperä kirjoittaa Siilinjärven kipsin alkuperästä ja koostumuksesta. Hankkeen puolesta suuret kiitokset hänelle kipsikäsittelyn edistämiseksi tehdystä työstä!

SAVE-hanke tutustumassa Siilinjärven tehtaiden toimintaan kipsivuoren päällä elokuussa 2016. Kuva: Eliisa Punttila

Yaran Maanparannuskipsiä syntyy fosforihapon valmistuksen yhteydessä Siilinjärven tehtaalla, kun apatiittia käsitellään rikkihapolla. Maanparannuskipsi on kalsiumsulfaattia, ja se sisältää 23 prosenttia kalsiumia, 18 prosenttia rikkiä ja 0,2 prosenttia fosforia, josta noin 10 prosenttia on vesiliukoista.

Kuten Siilinjärven apatiitti, myös Maanparannuskipsi on puhdasta kadmiumista ja raskasmetalleista, eikä siinä ole radioaktiivisuutta. Puhtautensa ansiosta se sopii hyvin peltokäyttöön.

Siilinjärven kipsiä on tutkittu erittäin laajasti. Maanparannuskipsissä kaikki seuraavat aineet jäävät alle laboratoriomittausten määritysrajojen: As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Sb, Se, Zn. Polyaromaattisia  hiilivetyjä kuten muitakaan orgaanisia yhdisteitä (PAH, PCB, BTEX ja OIL) kipsistä ei ole löytynyt (arvot jäävät alle laboratorioanalyysien määritysrajojen).

Reachin, CLP-asetuksen (EY 1272/2008 ), mukaan Maanparannuskipsi on luokittelematon, eli sen katsotaan olevan rekisteröidyissä käytöissään vaaraton ihmiselle tai ympäristölle

Voiko kipsiä turvallisesti levittää pellolle?

Yaran Maanparannuskipsiä on tutkittu Suomessa 10 vuotta laajoilla pelto- ja valuma-aluekokeilla. Tutkimuksissa on todettu, että kipsi vähentää peltojen fosforikuormitusta vesistöön noin 50 prosenttia. Kipsi vähentää eroosiota ja siten maahiukkasiin sitoutuneen fosforin huuhtoutumista mutta myös maassa olevan vesiliukoisen fosforin huuhtoutumista.

Kipsin maata parantava ja eroosiota vähentävä vaikutus perustuu kalsiumiin, joka parantaa maan mururakennetta. Kipsin etu fosforin pidättäjänä on myös se, että fosfori säilyy kipsikäsittelyn jälkeen maassa kasveille käyttökelpoisessa muodossa, eli pitkän päälle kasvit käyttävät sen kasvuunsa ja sitovat satoon.

Kipsin vaikutusta on tutkittu laajasti viljelijöiden pelloilla: 100 hehtaarilla Nummenpään valuma-alueella ja 1500 hehtaarilla Savijoen valuma-alueella. Tutkimuksissa on todettu, että kipsi ei heikennä sadon määrää tai laatua eikä maaperän kuntoa. Hankkeisiin osallistuneilla viljelijöillä on hyvät kokemukset.

Kipsin sisältämät ravinteet, kalsium ja rikki, ovat tärkeitä kasvinravinteita. Rikkiä kasvit tarvitsevat valkuaisaineiden muodostamiseen ja kalsiumia solunseinien rakennusaineeksi.

Yaran Maanparannuskipsi on pitkään ollut tuotelistalla maanparannusaineena, jota esimerkiksi perunan ja vihannesten viljelijät ovat käyttäneet lisätäkseen kalsiumin määrää maassa.

Seija Luomanperä

 

SAVE-hanke kiittää

Markku Ollikainen
Professori
Helsingin yliopisto

Kukapa olisi uskonut vuonna 2016, että asiat peltojen kipsikäsittelyn osalta etenisivät näin nopeasti ja suotuisasti!

Syksy 2016 oli ihanteellinen kipsin levitystä ajatellen. Levitys sujui kuin rasvattu ja vaikutukset pelloilta valuvan veden kirkkauteen olivat silminnähtävää jo samana syksynä. Hankkeen jatkuvatoimiset mittarit tuottivat aineistoa tunneittain osoittaen, että se mikä näkyi silmälle, näkyi myös mittauksissa: fosforihuuhtouma laski rajusti ja samalla sulfaattihuuhtouma pysyi maltillisena.

Vierailimme itsekin usein jokivarressa, mutta ennen muuta pohtiaksemme kipsikäsittelyn toteuttamista viljelijöiden kanssa. Meidän yhteinen tavoitteemme oli muovata peltojen kipsikäsittelystä konsepti, joka läpäisee  EU:n rahoitusohjelman tiukan seulan ja tuo merkittävää vesistöhyötyä. Olennaista oli muovata kipsikäsittelystä juuri vesiensuojelutoimenpide, sillä EU ei tue tuotannollisia investointeja. Kipsin liittäminen ei-tuotannollisten investointien tukimuotoihin turvaisi myös sen, että nykyistä ympäristökorvauksiin kohdistettua rahoitusta ei leikattaisi kipsin hyväksi, mitä lietolaiset viljelijät meille niin usein korostivat (SAVEn politiikkasuositukset).

Hankkeen alkutilaisuudessa Liedon kunnantalolla puhuimme tulevasta tukikaudesta vuonna 2021, mutta rahoitusta peltojen kipsikäsittelyyn saataneen jo nyt hallituksen varattua rahaa vesiensuojelun tehostamiseen vuosiksi 2019–2021. Tekisi mieleni sanoa, että SAVE-hankkeen erinomaiset tulokset fosforihuuhtouman vähentämisestä ovat olleet viime kesän rehevöitymisongelman lisäksi tärkein sytyke lisärahoitukseen. Pidimme ministerit hyvin informoituina hankkeen tuloksista ja he tiedustelivat jo helmikuussa – siis ennen leväkesää – olisiko kipsikäsittely toteutettavissa nopealla aikataululla laajamittaisesti ja millaisin kustannuksin.

Nyt meillä on ensikäden mahdollisuus saada Saaristomereen kulkeutuva maatalouden ravinnekuormitus puolitettua. Vesiensuojelun tehostamisrahoituksen kohdentamista juuri Saaristomeren valuma-alueen kipsikäsittelyyn ehdotettiin myös asunto-, energia- ja ympäristöministeri Kimmo Tiilikaiselle luovutetussa turkulaisten korkean tason vaikuttajien adressissa, jonka allekirjoittivat Turun kaupunginjohtaja Minna Arve, Varsinais-Suomen Liiton maakuntajohtaja Kari Häkämies, Turun yliopiston rehtori Kalervo Väänänen, Åbo Akademin rehtori Mikko Hupa ja Turun ammattikorkeakoulun rehtori Vesa Taatila sekä Centrum Balticum -säätiön hallituksen puheenjohtaja Aleksi Randell (Turun yliopiston tiedote 23.11.2018).

On hienoa saada tukea päättäjiltä. Hankkeemme ei kuitenkaan olisi menestynyt ilman paikallisten viljelijöiden ja monien muiden toimijoiden mahtavaa tukea ja apua. Ilman viljelijöitä pilottia ei olisi voinut toteuttaakaan ja ilman heidän ajatuksiaan emme olisi osanneet paketoida kipsikäsittelyn ehdotuksia oikein. Alueen ihmisten halu vedenlaadun parantamiseen ja laajemmin koko Saaristomeren laadun parantamiseen loi hankkeellemme ainutlaatuista kantavuutta. Mainitsen tässä esimerkiksi Liedon kunnanjohtajan Esko Poikelan henkilökohtaisen tuen sekä lukuisten viljelijöiden, kuten Petri Riikosen,  Martti Hyssälän ja Timo Laaksosen sekä monen muun aktiivista tukea. Nostimme myös Liedon kuntaa Euroopan kartalle, kuten lupasimme (artikkeli Pan European Networks: Science & Technology -lehdessä).

Pilottialueen maalaismaisemaa (Kuva: Janne Artell / SAVE)

SAVE-hanke jatkuu muodossa SAVE II. Se keskittyy ennen muuta vesien laadun, maaperän ja kasvuston seurantaan sekä kipsikonseptin viemiseen Itämeren muihin maihin. Olemme siis uuden vaiheen edessä. Autamme myös niin paljon kuin mahdollista laajamittaisen kipsikäsittelyn toteuttamista Saaristomeren valuma-alueella, jos – kuten toivomme – osoitettuja uusia varoja kohdistetaan Saaristomeren valuma-alueen kuormituksen vähentämiseen.

Jatketaan yhdessä työtä vesiensuojelun ja Itämeren hyväksi.

Kiitos kaikille mukanaolosta ja tuesta!

SAVE kiittää:

Pilottialueen viljelijät ja asukkaat

Urakoitsijat

Tiedotusvälineet

Baltic Sea Action Group

EU Interreg Central Baltic

Eurofins

Hankkija

Helsingin yliopisto

Itä-Suomen yliopisto

John Nurmisen Säätiö

Jyväskylän yliopisto

Liedon kunta

Lounais-Suomen vesiensuojeluyhdistys

Luode Consulting

Luonnonvarakeskus

Maa- ja metsätalousministeriö

Movere

MTK

Nixplore

Paimion kaupunki

Pitopalvelu Oili Riikonen

ProAgria

Ravintola Liedon Härkätie

SLC

Suomen ympäristökeskus

Tmi Janne Artell

Turun ammattikorkeakoulu

Unigrafia

Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys

Varsinais-Suomen ELY-keskus

Varsinais-Suomen Liitto

Yara

Ympäristöministeriö

Ålandsbanken

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.

 

Kipsin matka hyväksytyksi vesiensuojelutoimenpiteeksi

Maanviljelyskemian ja fysiikan dosentti sekä MTK:n ympäristöjohtaja Liisa Pietola kertoo kehitystyöstä ja tutkimuksista, jotka vahvistivat kipsin potentiaalin uudeksi vesiensuojelukeinoksi ja pohjustivat kipsimenetelmän käytännön testausta TraP-projektissa (2007–2010). TraP-kipsinlevityspilotin hyvät tulokset siivittivät edelleen SAVE-hankkeen syntymistä, jossa kipsimenetelmää on testattu laajemmassa mittakaavassa.

Liisa Pietola Maanviljelyskemian ja fysiikan dosentti, MTK:n ympäristöjohtaja 2011–

Kuinka hienolta tutkijasta tuntuu, kun teoria ja käytäntö lyövät kättä, kun molekyylipiirrokset ja maanviljelyskemian reaktioyhtälöt toimivat käytännössä! Eikä vain laboratoriomittakaavassa vaan myös todellisessa maanviljelyssä, jossa voitettavana oli monia lisähaasteita. Tätä matkaa sain olla todistamassa 10–12 vuotta sitten.  Ja näin asiat loksahtelivat kokemukseni ja muistini mukaan.

Oli kevät 2006 ja olin juuri aloittanut Kemira GrowHow’n erikoistutkijana ja maaperäasiantuntijana Espoon Suomenojan tutkimuskeskuksessa. Takana oli 15 vuosikurssia maanviljelysfysiikan ja -kemian luento- ja laboratorio-opetusta Helsingin yliopistossa sekä agronomista maaperätutkimusta yhteistyössä ensimmäisen työpaikkani MTT:n kanssa (nykyisin Luke).

Heti aluksi nostan kolme nimeä ja tahoa, jotka sysäsivät kehitystyön liikkeelle keväällä 2006: MTT:stä professori Erkki Aura, Kemira GrowHow’n jo edesmennyt Espoon tutkimus- ja tuotekehitysosaston vetäjä Jari Peltonen sekä Maaseudun Tulevaisuuden toimittaja Veikko Niittymaa, joka oli kirjoittanut jutun Siilinjärven kipsistä. Jutun otsikon mukaan apatiittikaivoksen ja fosforihappotehtaan kipsikasa pitäisi levittää eroosioalttiille savimaille. Jari toi lehden minulle ja pyysi selvittämään aihetta lisää. Lehdessä oli haastateltu Erkkiä, vanhempaa alani tieteenharjoittajaa ja innoittajaa.

Jatkoimme Erkki Auran kanssa aiheen puntarointia. Muistan, kuinka hän piirteli fosfaattianioneja ja hiukkaspintoja ruutupaperille. Hahmotelmat ja teoriat kuvasivat sitä, miten kipsikäsittelyn jälkeen maaperän liukoinen fosfori tarttuisi maapartikkelien pinnalle riittävän höllästi siten, että kasvi voisi fosforin hyödyntää. Saostusta ei siis tapahtuisi (toisin kuin kalkitusaineen kohdalla pH:n noustessa liikaa), mikä oli yksi keskeinen pointti käytännön viljelyn kannalta.

Erkki oli siis jo tutkinut murustumista suspensiokokein laboratoriossa. Tiesimme, että kipsi parantaa murujen kestävyyttä ja siten partikkelifosforin pakoa pellolta, mutta voisiko se vaikuttaa myös liukoiseen fosfaattifosforiin? Kannatti ihmeessä kokeilla. Teoria oli tukena.

Fosforin käyttökelpoisuuden lisäksi toinen keskeinen pointti, johon liittyi aluksi epäilyksiä, oli kipsin liukoisuus. Jos suuri kipsikasa on pysynyt kasassa, niin miten kipsi liukenisi maassa? Kipsi eli kalsiumsulfaatti kahdella kidevedellä liukenee kuitenkin hyvin maahan sekoitettuna, kun suhteuttaa liukoisuuden maaperän huokostilavuuteen ja vesivirtauksiin.

Laskin annosmääriä kipsin liukoisuuden, maan huokosvesitilavuuksien ja Erkin ohjaaman suspensiojulkaisun (vuodelta 2006) perusteella. Ja nyt nostan esille keskeisen vaikuttajan ja tekijän, Kemira Growhow’n laborantti Ulla Kulokosken, joka alkoi tehdä kipsijauheen ja maan seoksia ja valuttaa läpi vettä, josta mittasimme sameutta ja liukoista fosforia. Teimme kymmeniä, satoja ”lirutuksia” eri maalajeja ja fosforitasoja edustavien peltomaanäytteiden läpi. Ulla oli tavattoman kekseliäs ja toteutti lirutuskokeet tarkasti ja toistoilla, jotka osoittivat tilastollisen luotettavuuden. Veden happamuus ei juuri muuttunut, onhan kalsiumsulfaatti neutraali suola, mutta suolaisuutta kuvaava johtoluku nousi.  Ja se oli juuri tarkoitus – ei liikaa mutta sopivasti, ajatellen samalla maan viljeltävyyttä. Liika suolaisuushan estäisi esimerkiksi itämisen. Taso, joka vastasi 4 tn/ha sekoitettuna 10 cm:n maakerrokseen, osoittautui parhaaksi.

Oleellista oli, että kipsi liukeni maassa, johon se sekoitettiin. Kukkapurkkien kipsi-maa -seokset kostutettiin ja niiden läpi valutettu vesi oli kirkkaampaa ja fosfaattipitoisuus puolet pienempi kuin samalla lailla kostutetun ja valutetun maan ilman kipsiä. Ullan analyysit ja käytännön laboratoriokehitystyö olivat huippua! Ne osoittivat, että maanesteen kalsium- ja sulfaatti-ionit toimivat kemian oppien mukaisesti: Kalsium kahdella positiivisella varauksellaan liitti negatiivisia maahiukkasia toisiinsa ja vahvisti muruja. Sulfaatti lisäsi suolaisuutta ja vähensi repulsiovoimia, jotta hiukkaset pääsivät lähelle toisiaan. Negatiivinen fosfaatti puolestaan pääsi myös lähelle hiukkaspintaa sulfaatin raivaamalle paikalle ja turvaan huuhtoutumiselta huokosvedestä.

Kesän 2006 jälkeen esittelimme lupaavia tuloksia ja jatkoimme työtä taas 2007. Varmistelimme ja tutkimme tarkemmin myös raaka-ainetta: Kipsi syntyy kiven ja hapon yhteistyöstä. Apatiitti reagoi rikkihapon kanssa ja tuloksena on fosforihappoa, sivutuotteena kalsiumsulfaattia. Koska Siilinjärven apatiitti magmaattisena esiintymänä on niin puhdas, myös kipsi oli puhdasta. Meidän ei siis tarvinnut pelätä uraania tai kadmiumia kuten yleensä maailmalla, jossa apatiittiesiintymät ovat sedimenttisiä ja sivutuotteena syntyvää fosfokipsiä pidetään haitallisena.

Syksyllä 2007 TEKES-tutkimus pantiin liikkeelle Kemira GrowHow’n tutkimus- ja kehitysjohtaja Ilkka Kruusin tuella ja TraP-hanke esiteltiin maataloustieteen päivillä tammikuussa 2008. Syksyllä 2008 tulokset olivat esillä pohjoismaisessa fosforikonferenssissa, jonka julkaisu ansainnee paikkansa primäärilähteiden joukossa, Erkki Auran ym. vuoden 2006 julkaisun jälkeen. Suomenojan tuloksissamme uutta olivat tutkimukset viljelykelpoisella kasvualustalla eikä enää vesisuspensioilla. Uutta oli myös liukoisen fosforin pidättyminen, kuten professori Eila Turtola MTT:stä myöhemmin TraP-kokouksessa totesi mittaustensa jälkeen. Veden kirkastuminen suuremmista monoliiteista (jotka oli otettu peltomaasta kipsikäsittelyn jälkeen MTT:n TraP-tutkimuksissa) sai hieraisemaan silmiä, kuten muistan myös erikoistutkija Risto Uusitalon MTT:stä kuvailleen.

TraP-tutkimushanke (2007–2010): vedenlaadun mittauspiste Nummenpäässä.  Kuva: Petri Ekholm, SYKE

TraP-hankkeen (2008–2010) myötä Suomenojan lirutukset laajentuivat Yaran, SYKE:n, MTT:n sekä Helsingin Seudun ja Vantaanjoen  ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistyksen (VHVSY) ja Luode Consulting OY:n sekä TSS:n konsortioksi, jota rahoitti TEKES ja Yara (joka oli ostanut Kemira GrowHow’n 2008, mutta jatkoi projektia tauotta). Tästä kiitoksen ansaitsevat johtotehtävissä jatkaneet Timo Lainto sekä Heikki Sirviö, joka luotsasi projektin sovelluksen osaksi BSAG:n Itämerisitoumusta helmikuussa 2010, tuloksena laajat kipsikäsittelyt Saaristomeren valuma-alueelle syksyllä 2010.

Itämerisitoumuksen taustalla oli vahva TraP-näyttö syksyn 2008 peltolevityksistä: TraP-hanke vei tutkimukset laboratoriosta pelloille ja valuma-aluetasolle, jossa Luode Consultingin Mikko Kiirikki sekä Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesienhoitoyhdistyksen Pasi Valkama mittasivat ja analysoivat jatkuvatoimisten mittauspisteiden tulokset yhdessä SYKE:n erikoistutkija Petri Ekholmin kanssa. TraP-hanke osoitti, että johtoluku pysyy riittävän korkealla ainakin 4 vuotta. Viljavuusnäytteitä otettiin keväin ja syksyin TTS:n Sakari Alasuutarin koordinoimana, ja viljavuusanalyysin johtoluvusta paljastui arvokas indikaattori kipsikäsittelyn vaikutuksen kestosta. Nummenpään valuma-aluetutkimus edusti 100 ha:n peltoaluetta, jossa viljelijä Hannu Rinnekarin merkittävä panos ansaitsee ison kiitoksen, kuten kaikki tässä blogissa mainitut ja monet mainitsematta jääneet.

Osoitimme 10 vuotta sitten, että kipsikäsittely käytännössä puolitti fosforipäästöt pellolta, sekä maahiukkasiin vahvasti sitoutuneen että liukoisen. Pasi Valkaman väitöstyö viime keväältä (https://helda.helsinki.fi/handle/10138/234579) avaa lisää TraP-hanketta ja kipsin matkaa tieteellisesti hyväksytyksi ja käytäntöön soveltuvaksi vesiensuojelutoimenpiteeksi. Vain poliittinen hyväksyttävyys jäi uupumaan. Sitä hakee parhaillaan SAVE-hanke.

Liisa Pietola, maanviljelyskemian ja fysiikan dosentti, MTK:n ympäristöjohtaja 2011–

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

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.

 

 

 

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

Ammattimiesten arvioita kipsin levityksestä

Samuli Puroila, Projektityöntekijä, Helsingin yliopisto, p. 02941 58049, samuli.puroila (a) helsinki.fi
Samuli Puroila, Helsingin yliopisto

Viimesyksyinen kipsitysurakka teetti työtä monella taholla. Hankkeen vetäjät, viljelijät ja logistiikan järjestelijät tekivät kaikki suuren työn levityksen onnistumiseksi. Yksi tärkeä taho hyvin menneen levitysvaiheen takana oli maatalousurakoitsijat, jotka kävivät suorittamassa itse levitystyön suurimmalla osalla pelloista. Heidän keräämät kokemukset ovat arvokkaita toimenpiteen jatkoa suunniteltaessa.

Neljä viidestä hankkeen viljelijästä teetätti levityksen urakoitsijoilla, loput levittivät kipsin pelloilleen itse.  Myös levitysalassa mitattuna urakoitsijoiden osuus oli 80 prosenttia. Heidän roolinsa oli siis merkittävä. Erityisen merkittävä rooli oli kolmella urakoitsijalla: Teemu Joutsalla, Antti Uotilalla ja Juha Uusituvalla. Kolmistaan he levittivät jopa kaksi kolmasosaa koko hankkeen kipsistä – yli neljä miljoonaa kiloa. Vastaavaa kokemusta kipsinlevityksestä saa hakea, ja siksi heidän ajatuksiaan kannattaa kuunnella. Ja mehän kuuntelimme.

SAVE-hankkeen urakoitsijat
Antti Uotila (vas.), Teemu Joutsa ja Juha Uusitupa urakoivat SAVE-hankkeessa. Kuva: Samuli Puroila

Kolmikon päällimmäiset tuntemukset kipsinlevityksestä olivat positiiviset ja hyvin samankaltaiset. Kipsi oli ollut tasalaatuista ja ”mukavaa, köykäistä levitettävää”, minkä takia levitys oli miesten mielestä mennyt erityisen sujuvasti. Verrattuna kalkkiin kipsi oli helpompaa juuri keveyden ja tasalaatuisuuden vuoksi.  Kipsi ei myöskään ollut moksiskaan varastoinnista pellon laidassa ennen levitystä, ja kipsin peittämistä ainakin kuivana syksynä he pitivät turhana. Kipsi oli lisäksi pöllynnyt heidän mielestään yllättävän vähän.

Kaiken kaikkiaan siis varsin helppoa tavaraa ammattilaisten mielestä!

Itse urakka oli kolmikon jäsenillä kaikilla hieman erilainen. Uotila ja Uusitupa levittivät kipsiä iltaisin ja viikonloppuisin, Joutsa myös arkipäivisin. Tilojen koot vaihtelivat Uotilan levittäessä pääasiassa yhdelle suurelle tilalle Joutsan ja Uusituvan käydessä levittämässä lukuisilla erikokoisilla tiloilla. Tämä monipuolisuus sataa suoraan hankkeemme kokemuslaariin. Levityksen nopeus oli vaihdellut paljon mm. peltolohkon ja kipsin varastointipaikan välisen etäisyyden mukaan, mutta yleisesti ottaen levitys sujui oikein hyvin. Suuremmastakin urakasta olisi selvitty.

Toki Joutsa, Uotila ja Uusitupa olivat panneet merkille erityisen suotuisat levityskelit viime syksynä. Hankkeella kävi tuuri kelien kanssa, siitä me tutkijat olemme urakoitsijoiden kanssa yhtä mieltä. Sateisena syksynä levitys olisi vähintäänkin ollut huomattavasti hitaampaa. Erityisen huonoilla keleillä osa kipsistä olisi urakoitsijoiden arvioiden mukaan saattanut jäädä syksyn osalta levittämättä.

Hyvät kelit olivat siunaus hankkeellemme, jossa iso määrä kipsiä piti saada levitettyä lyhyessä ajassa. Toimenpiteen laajempaa käyttöönottoa ajatellen Suomen ilmaston ei kuitenkaan tarvitse muuttua. Kipsi saadaan kyllä levitettyä sateistenkin syksyjen koittaessa. Tähän ammattimiehillä oli vankka usko.

Yksi syy, minkä takia kolmikko lähti mukaan hankkeeseen, oli silkka kiinnostus: millaista tavaraa kipsi on, ja kuinka iso pilottihanke pyörii. Näihin kysymyksiin syksy toi vastaukset. Nyt mielenkiinto on kääntynyt kohti hankkeen tuloksia – niistä riippuu urakoitsijoidenkin usko kipsikäsittelyyn. Tulosten ollessa toivottuja uskaltavat he varmasti suositella toimenpidettä muillekin.