Arvio peltojen kipsikäsittelyn vaikutuksesta Paimionjoen patoaltaiden sulfaattipitoisuuteen on ilmestynyt

Varsinais-Suomessa toteutettava KIPSI-hanke, jonka tavoitteena on toteuttaa laajamittainen peltojen kipsikäsittely Saaristomeren valuma-alueella, tilasi Suomen ympäristökeskukselta (SYKE) selvityksen Paimionjoen patoaltaiden odotettavissa olevista sulfaattipitoisuuksista ja kohonneen sulfaattipitoisuuden vaikutuksesta patoaltaiden tilaan. Nyt aiheesta on ilmestynyt SYKEn erikoistutkija Petri Ekholmin selvitys.

Selvityksen yhteenveto ja suositukset ovat seuraavat:

Sulfaattipitoisuudet Juntolan ja Askalan patoaltaissa jäivät maltillisiksi kipsin levityksen jälkeisen voimakkaan nousun jälkeen. Koska patoaltaat ovat matalia, veden voimakas kerrostuminen on niissä epätodennäköistä. Tämän perusteella vaikuttaa epätodennäköiseltä, että kipsikäsittely alueella lisäisi fosforin vapautumista patoaltaiden pohjalla.

Täysin ei kuitenkaan voida poissulkea sitä mahdollisuutta, että kesällä veden viipymän ollessa pitkä ja lämpötilan korkea, pohja-aineksesta vapautuisi fosforia yläpuoliseen veteen. Tämän vuoksi asiaa olisi hyvä selvittää jatkossa esimerkiksi laboratoriossa tehtävällä inkubointikokeella, jossa tutkittaisiin sedimentin mineralisaatioprosessien herkkyyttä sulfaatille sekä seuraamalla vedenlaatua kesäisin kuivaan aikaan.

Selvityksessä aiheesta, tutkimuksesta ja sen taustasta tarkemmin täällä.

Kuva 1. Paimionjoen ja sen patoaltaiden valuma-alueet (Juha Riihimäki, SYKE).

Selvitys luomutuotantoon soveltuvasta kipsistä ilmestynyt

Käynnissä olevissa kipsihankkeissa monet luomutilojen viljelijät ovat olleet kiinnostuneita osallistumaan peltojen kipsikäsittelyyn. Suomessa hyödynnetty lannoiteteollisuuden sivutuotekipsi ei kuitenkaan sovellu käytettäväksi luomutuotannossa  teollisen alkuperänsä vuoksi.

Siksi on syntynyt tarve selvittää luomutuotantoon soveltuvan kipsin vaatimuksia, saatavuutta ja ominaisuuksia. Samassa yhteydessä on selvitetty mahdollisuuksia kierrättää eri sivutuote- ja jätejaekipsejä maatalouskäytössä. Aiheesta on nyt ilmestynyt ympäristöministeriön tilaama ja Suomen ympäristökeskuksen tutkijoiden, Maria Kämärin ja Petri Ekholmin, laatima  kattava selvitys.

Selvitys on luettavissa täällä.

Luonnonkipsiä Vantaanjoen valuma-alueella. (Kuva: Anna Saarentaus, John Nurmisen Säätiö)

Kipsi lisää kaliumin ja magnesiumin huuhtoutumista

Kipsin vaikutus peltomaan magnesium- ja kaliumpitoisuuteen on ollut esillä mm. OSMO-hankkeen tutkimuksissa, joiden mukaan kipsi vähensi maaperän kalium- ja magnesiumpitoisuuksia osalla lohkoista. SAVE-hankkeessa samanlaista vaikutusta ei ollut havaittavissa pilottialueen savimaiden maaperänäytteistä. Nyt käynnissä oleva ruukkukoetutkimus  mahdollistaa useiden maatyyppien tutkimisen ja kokeet myös samantyyppisillä mailla kuin mihin OSMO-hankkeen tulokset viittaavat. Varsinais-Suomessa käynnissä olevassa KIPSI-hankkeessa viljelijöitä on ohjeistettu huomioimaan, että kipsitettävien peltojen Mg- ja K-tasot eivät saa olla huonoja tai huononlaisia.

Erikoistutkija Helena Soinne Luonnonvarakeskuksesta kertoo ruukkukoetutkimuksen tähänastisista tuloksista.

Luonnonvarakeskuksen kasvihuoneessa Jokioisilla on käynnissä kasvatuskoe, jossa tutkitaan vesiensuojelutarkoituksessa käytettävien maanparannusaineiden (kipsi, rakennekalkki ja kuitulietteet) vaikutuksia maan sadontuottokykyyn. Ennen kasvatuskokeen aloittamista maanparannusaineiden vaikutuksia valumaveden laatuun ja erityisesti kationien huuhtoutumiseen on selvitetty sadetuskokeissa laboratoriossa.

Luonnonvarakeskuksen ja Suomen ympäristökeskuksen yhteisessä kokeessa tutkitaan kipsin, rakennekalkin ja maanparannuskuitujen vaikutuksia valumaveden laatuun ja kasvien ravinteidenottoon (kuvat: Helena Soinne).

Maanparannusaineet ovat koostumukseltaan erilaisia ja sisältävät eri määriä kasveille tärkeitä ravinteita. Tietyn ravinteen pitoisuuden kasvu maavedessä vaikuttaa ravinnetasapainoon maahiukkasten pinnalla ja voi johtaa tärkeiden ravinnekationien huuhtoutumiseen.

Kipsin mukana maahan tulee runsaasti mm. kalsiumia. Kalsiumilla on positiivisia vaikutuksia maan rakenteelle ja siten esimerkiksi aitosavimaissa kalsiumin runsastuminen on pääasiassa hyvä asia. Kalsium voi kuitenkin syrjäyttää maahiukkasten pinnoilta magnesiumia ja kaliumia, jolloin nämä kalsiumin syrjäyttämät ravinteet ovat alttiina huuhtoutumiselle.

Ruukkukoetutkimuksen sadetuskokeen huuhtoutumistuloksista näkyikin selvästikin, että kipsillä käsiteltyjen maiden läpi valuneen veden magnesium- ja kaliumpitoisuudet olivat korkeampia kuin muissa käsittelyissä. Alustavien tulosten perusteella näyttää siltä, että kipsikäsitellyistä maista huuhtoutui kolmen sadetuskerran aikana yli kaksinkertainen määrä kaliumia ja jopa 5–8 kertainen määrä magnesiumia käsittelemättömiin maihin verrattuna. Noin yhden kuukauden syyssateita (70 mm) vastaava vesimäärä huuhtoi noin 5 % savimaan koko helppoliukoisesta magnesiumista (viljavuusuuton magnesium), mutta karkeimmasta maasta huuhtoutuva magnesium oli jopa 15 % helppoliukoisen magnesiumin kokonaismäärästä. Huuhtoutunut kalium puolestaan oli pääsääntöisesti alle 5 % maan helppoliukoisen kaliumin (viljavuusuuton kalium) kokonaismäärästä sekä karkealla maalla että savimailla. Muut maanparannusaineet vaikuttivat vain vähän ravinnekationien huuhtoutumiseen.

Sadetuskokeen perusteella ei voida kuitenkaan vielä sanoa näkyykö kationien huuhtoutuminen maanäytteiden helppoliukoisten ravinteiden määrässä. Kipsilisäyksen aiheuttaman kationien huuhtoutumisen vaikutus viljavuusuuton tuloksiin riippuu todennäköisesti maalajista ja orgaanisen aineksen määrästä maassa. Lopputulos nähdään, kun ruukkukokeen maille tehdään viljavuusuutto kokeen lopussa.

Astiakokeessa kasvatettavasta raiheinästä voidaan korjata useampi sato (kuva: Johanna Nikama).

Sadetuskokeiden jälkeen maat lannoitettiin typellä ja fosforilla ja ruukkuihin kylvettiin raiheinää. Maanparannusaineilla käsiteltyjen maiden kolmen ensimmäisen sadon yhteenlasketut biomassat olivat samaa suuruusluokkaa. Kolmen ensimmäisen sadon perusteella kipsi ei siis alentanut sadontuottoa myöskään karkeimmassa maassa, josta kipsikäsittelyn seurauksena oli huuhtoutunut eniten ravinnekationeja suhteessa maan ravinnevarastoon.

SAVE-hankkeen pilottialueella otettujen kasvinäytteiden analysointi ei antanut viitteitä siitä, että kipsi olisi haitannut kasvien magnesiumin- ja kaliuminottoa. Tulos saattaa johtua pilottialueen maiden korkeista magnesiumin ja kaliumin lähtöpitoisuuksista, jolloin kipsin aiheuttama huuhtoutuminen ei ole näkynyt seurannassa. Ruukkukokeet tulevat tuottamaan lisätietoa myös mahdollisista kipsin aiheuttamista ravinnepuutoksista, sillä asiaa selvitetään vielä kasvianalyysien avulla. Myös kipsin vaikutusta ravinteiden huuhtoutumiseen sekä maan mikrobiologiaan selvitetään. Tuloksista kerromme lisää ensi vuonna.

Helena Soinne, erikoistutkija, Luonnonvarakeskus (Luke)

Sulfaattikuormitus ja vesiensuojelu

SAVEssa on tutkittu kipsin sisältämän sulfaatin merkitystä mm. virtavesieliöstöön, happamiin  sulfaattimaihin ja luonnonvesien rehevöitymiseen liittyen. Mereen päätyessään sulfaatista ei ole haittaa, sillä merivedessä sitä on luontaisesti paljon. SAVE-hankkeessa kipsinlevitykselle soveltuvasta peltoalasta on rajattu pois ne valuma-alueet, joilta vedet laskevat järviin.

Sulfaatti ja vesistöt on aiheena kuitenkin huomattavasti laajempi ja koskettaa monia toimialoja maa- ja metsätaloudesta teollisuuteen, kaivoksiin ja vesihuoltoon.

Elokuun lopulla on ilmestynyt Suomen ympäristökeskuksen (SYKE) ja Aalto-yliopiston yhteistyönä tehty tutkimusartikkeli sulfaattikuormituksesta ja sen merkityksestä laajemmin vesiensuojelussa ja koko Suomen mittakaavassa.

Tutkimuksen vetäjä Petri Ekholm toimii tutkijana myös SAVEssa ja muissa meneillään olevissa kipsihankkeissa, samoin kuin mukana olevat tutkijat Jouni Lehtoranta ja Juha Riihimäki.

”Koko Suomen kattavan tutkimuksen mukaan vesistöihimme päätyy sulfaattia noin miljoona tonnia vuodessa. Tätä kuormitusta ei ole riittävästi huomioitu vesiensuojelussa. Sulfaatti voi muun muassa kiihdyttää järvien rehevöitymistä. Sulfaattia päätyy vesiin fossiilisista polttoaineista, kemikaaleista, maaperästä ja lannoitteista. Kaikilla sulfaattikuormittajilla ei ole velvoitetta seurata päästöjään ja seurantaa tulisikin laajentaa.”

Lisää aiheesta Suomen ympäristökeskuksen (SYKE) sivulla.

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)