Kivennäismaapelloissa orgaaninen hiili turvaa maan kasvukunnon – kerryttäminen ei riitä kasvihuonekaasupäästöjen kompensointiin

Koko maan tasolla katsottuna kivennäismaapelloissamme on keskimäärin melko paljon orgaanista hiiltä. Siksi lisähiilen kerryttäminen pintamaahan voi olla haastavaa. Olemassa olevan hiilen säilyttäminen on sen sijaan erityisen tärkeää. Maassa mineraalipinnoille kiinnittynyt hiili turvaa muun muassa maamurujen kestävyyden.

- Etelä-Suomen savipelloilla on vielä tilaa hiilen takertua mineraalipinnoille suojaan mikrobien hajotustoiminnalta. Näillä alueilla hiilen kerryttäminen maahan parantaisi todennäköisesti myös maan rakenteen kestävyyttä ja auttaisi siten ehkäisemään eroosiota ja vähentämään fosforikuormitusta Itämereen, sanoo Luken erikoistutkija Helena Soinne.

Mineraalipintojen välissä viihtyvälle hiilelle eli vapaalle hiilelle ei sen sijaan ole enimmäisrajaa. Tämä vapaana oleva hiili pitää yllä maan elämää ja toimii ravintona maan pieneliöille.

Hiilinielujen kaupallistaminen jää kaukaiseksi

Yrityksillä on paineita yltyä päästötavoitteisiin ja osa päästövähennyksistä voidaan toteuttaa ulkopuolisilta ostetuilla yksiköillä. Laadukkaista kompensaatiokelpoisista yksiköistä onkin tarjontaa suurempi kysyntä. Maaperän hiiliyksiköiden osalta haasteet liittyvät muun muassa pysyvyyteen ja laskentaan. Hiilinielun tulisi säilyä vähintään 100 vuotta, minkä todistaminen ja saavuttaminen on haastavaa.

- On mielenkiintoista nähdä, mihin suuntaan ekologinen kompensaatio kehittyy. Muodostuuko siitä maatalouteen soveltavampi malli ja voisiko biodiversiteettihyötyjen ohella syntyä myös hiilensidontaa, pohtii Soilfoodin projektipäällikkö Ossi Kinnunen.

Lisätyn hiilen ominaisuudet vaikuttavat hiilen pysyvyyteen

Erikoistutkija Riikka Keskinen Lukelta tutki lisätyn hiilen pysyvyyttä muuttuvissa olosuhteissa. Erilaisiin maalajeihin lisättiin muun muassa raiheinää, naudanlantaa ja nollakuitua.

- Vuoden jälkeen raiheinän mukanaan tuoma hiili oli häipynyt ilmaan 60-prosenttisesti ja lannan 30-prosenttisesti. Nollakuidun tuoma hiili pysyi parhaiten, mutta siitäkin ilmaan hengitettiin 20-prosenttia, Keskinen toteaa.

Lisätyn hiilen laatu vaikutti enemmän kuin maan ominaisuudet, kuten maalaji. Myös Keskisen tutkimuksen johtopäätöksissä todetaan, että hiilen kerryttäminen mineraalipinnoille on hidasta, vaikka tilaa olisikin. Keskeistä ovat olemassa olevaa hiiltä maaperässä ylläpitävät viljelytavat.

Syväkynnöllä hiiltä pohjamaahan

Luonnonvarakeskuksen tutkimusprofessori Jari Hyväluoma tutki käytännön kenttäkokeissa, voisiko pintamaan hiiltä syväkyntää pohjamaahan ja tehostaa tätä lisäämällä nollakuitua.

- Pohjamaa kykenee kerryttämään hiiltä, mutta maan rakanteelle syväkyntö teki hallaa. Maan huokostilavuus puolittui syväkynnön vaikutuksesta, toteaa Hyväluoma.

Huokostilavuutta tutkittiin Jyväskylän yliopiston tutkijan Arttu Miettisen, tutkijatohtorien Sami Kinnusen ja Kofi Brobbeyn toimesta maan kuvantamiseen kehitetyllä tomografialaitteella. Lisäksi he tutkivat hiilen tarttumista mineraalipinnoille mikroskopian keinoin. He päätyivät samaan lopputulokseen: hiilen kerryttäminen mineraalipinnoille on vaikeaa ja kokeissa hiili on päätynyt lähinnä mikrobien herkuksi. Samaista kuvantamislaitetta hyödynnettiin, kun erilaisten maiden huokostilavuutta verrattiin HAMK:n tutkijayliopettajan Janne Salmisen selvitykseen maiden sukkulamatojen tiheyksistä. Maan huokostilavuuden kasvettua, myös matojen tiheydet lisääntyivät.

Viljelykiertoa monipuolistamalla lisää hiiltä ja katetta

Helsingin yliopiston maisteriopiskelijan Eveliina Kiisken ja professori Kari Hyytiäisen tutkimustulokset osoittavat, että hiilensidonnan ja katetuoton kannalta on järkevää miettiä kevätviljojen rinnalle yhä enemmän erikoiskasveja, syysviljoja sekä typpeä sitovia kasveja.

- Kevätviljojen osuus on lähes puolet viljelyksistämme, kertoo Hyytiäinen.

Helsingin yliopiston väitöskirjatutkija Medilė Jokubė puolestaan tutki biohiilen lisäämisen taloudellista vaikutusta ohrapellolla. Viljelijä jää miinukselle, vaikka laskelmissa huomioitiin mahdollinen sadonlisä, lannoituksessa säästettävät kulut ja korvaus hiilen kerryttämisestä.

Tieteelliset artikkelit

Soinne, H., Hyyrynen, M., Jokubė, M., Keskinen, R., Hyväluoma, J., Pihlainen, S., Hyytiäinen, K., Miettinen, A., Rasa, K., Lemola, R. and Virtanen, E., 2024. High organic carbon content constricts the potential for stable organic carbon accrual in mineral agricultural soils in Finland. Journal of Environmental Management, 352, p.119945.

Keskinen, R., Nikama, J., Kostensalo, J., Räty, M., Rasa, K. and Soinne, H., 2024. Methodological choices in size and density fractionation of soil carbon reserves–A case study on wood fiber sludge amended soils. Heliyon, 10(2).

Hyväluoma J., Niemi P., Kinnunen S., Brobbey K., Miettinen A., Keskinen R., Soinne H., 2024. Comparing structural soil properties of boreal clay fields under contrasting soil management. Soil Use and Management, 40, e13040 (2024).

Rasa K., Tähtikarhu M., Miettinen A., Kähärä T., Uusitalo R., Mikkola J., Hyväluoma J., 2024. A large one-time addition of organic soil amendments increased soil macroporosity but did not affect intra-aggregate porosity of a clay soil. Soil and Tillage Research, 242, 106139.