Pääkuvassa: pitkään luonnonhoitopeltona toimineelle nurmelle perustettu koeala, jossa tarkastellaan maankäytön muutoksen vaikutusta maaperän kasvihuonekaasupäästöihin.Peltomaan prosessit hiilensidontatoimien kohdentamisen pohjana (HiiletIn) -hankkeessa tutkitaan viljelymaan orgaanisen aineksen sitoutumiseen ja häviämiseen vaikuttavia prosesseja kivennäismailla. Suomen kivennäismaapeltojen hiilipitoisuus on ilmastollisten tekijöiden takia tyypillisesti korkeampi kuin eteläisemmässä Euroopassa. Lisähiilen kerryttäminen näihin hiilirikkaisiin peltomaihin stabiilissa muodossa voi olla haasteellista.
- Valtaosa toimista, joilla pyritään kasvattamaan viljelymaiden hiilivarastoa, kohdistuu pintamaahan. Pohjamaalla olisi kuitenkin alhaisemman orgaanisen aineksen määrän takia suurempi hiilensidontapotentiaali, sanoo Dos., FT Jari Hyväluoma HAMK:ista.
Hankkeen kokeissa kiinnitetään erityistä huomiota nimenomaan pohjamaan hiilensidontaan. Yhtenä kokonaisuutena tarkastellaan erilaisten toimenpiteiden vaikutuksia maaperän hiilensidontaan, maan kasvukuntoon ja viljelyn ympäristövaikutuksiin käytännön toimintaympäristössä pellolla. Hankkeessa on yhteensä kolme tutkimuksellisista pilottia, joista kaksi keskittyy pohjamaan hiilensidontapotentiaalin hyödyntämiseen.
Kuva 1: HiiletIn-koekentältä otettu profiilimaanäyte, jossa pintamaan ja pohjamaan välillä on havaittavissa selvä väriero. Tämä johtuu pohjamaan huomattavasti pienemmästä orgaanisen aineksen määrästä.
Syvämuokkaus muuttaa maaperää
Pohjamaan hiilensidontapotentiaalia voidaan pyrkiä hyödyntämään kertaluontoisen syvämuokkauksen avulla (kuva 2). Näin pintamaan orgaanista ainesta siirtyy maan syvempiin kerroksiin, joissa vallitsevat olosuhteet hidastavat orgaanisen aineksen hajoamista. Toimenpiteessä syntyvä uusi, hiilen suhteen köyhtynyt pintamaakerros, mahdollistaa tehokkaamman hiilensidonnan kasvaneen hiilensidontapotentiaalin myötä.
- Syvämuokkauksella voi olla maaperän rakenteen ja kasvukunnon kannalta haitallisia vaikutuksia. Tutkimme, voidaanko haittoja lieventää ja pintamaan toipumista nopeuttaa orgaanisten maanparannusaineiden avulla, sanoo Hyväluoma.
Maaperän ominaisuuksien muutosta seurataan kenttä- ja laboratoriomittauksilla. Hankkeessa tarkastellaan toisena pohjamaan hiilensidontapotentiaalin hyödyntämiskeinona syväjuuristen kasvien käyttöä. Siihen liittyvät kokeet käynnistetään keväällä 2022.
Kuva 2. Syvämuokkauskokeessa osalle koeruuduista levitettiin ennen kyntöä nollakuitua, jolloin syvempiin maakerroksiin kynnössä tulevaa hiilisyötettä saatiin kasvatettua. Edelleen osalle ruuduista kynnön jälkeen muodostuneeseen hiilen suhteen köyhtyneeseen pintamaakerrokseen lisätään ravinnekuitua.
Muuttunut maankäyttö vaikuttaa hiilivarastoihin
Tutkimuksen kohteena on myös maankäytön muutosten vaikutus viljelymaiden hiilipäästöihin. Esimerkiksi biopolttoaineiden ja muiden energiakasvien kysyntä voi lisätä tarvetta palauttaa aktiiviviljelyyn pitkään viljelyksestä pois olleita kesanto- ja joutomaita, joihin on ajan kuluessa kertynyt runsaasti orgaanista ainesta.
- Voimakkaasti maaperän hiiltä kerryttävien toimenpiteiden lopettaminen ja tavanomaisiin viljelykäytäntöihin palaaminen voi horjuttaa orgaanisen aineksen tasapainotilaa ja lisätä hiilidioksidipäästöjä, sanoo Hyväluoma.
Hankkeessa on perustettu koealueita, joilla tutkitaan, minkälaisia vaikutuksia maankäytön muutoksella on maaperän hiilivarastoon ja kasvihuonekaasupäästöihin. Koealueina toimivat pitkään pois viljelyksestä olleet nurmialat, jotka on kynnetty ja otettu takaisin viljelykäyttöön (Kuva 3).
Uudet menetelmät mahdollistavat entistä tarkemmat tutkimukset
Tutkimuksellisia pilotteja on perustettu Hämeen ammattikorkeakoulun Mustialan opetus- ja tutkimusmaatilalle, Luonnonvarakeskuksen Jokioisten tutkimuspelloille sekä yksityisten viljelijöiden pelloille. Hankkeessa seurataan maaperän prosesseja perinteisillä kenttä- ja laboratoriomenetelmillä. Niiden lisäksi hyödynnetään hiilensidonnasta ja maan kasvukunnosta uudenlaista tietoa tuottavia, innovatiivisia tutkimusmenetelmiä.
Hiilen kokonaispitoisuuden määritysten lisäksi hankkeessa tarkastellaan yksityiskohtaisemmin orgaanisen aineksen laatua. Hiilen sitoutumista maan mineraalipinnoille tutkitaan erittäin tarkoilla mikroskopiamenetelmillä, jotka mahdollistavat hiilen analysoinnin nanometrien tarkkuudella. Uuden hiilisyötteen ja maassa entuudestaan olevan hiilen erottamiseksi käytetään stabiileilla isotoopeilla leimattua orgaanista ainesta. Maan kasvukuntotarkasteluissa käytetään röntgentomografiaa, jonka avulla maan rakennetta saadaan kuvannettua kolmiulotteisesti mikrometritarkkuudella.
Peltomaan prosessit hiilensidontatoimien kohdentamisen pohjana (HiiletIn) -hanke kuuluu Maa- ja metsätalousministeriön Hiilestä kiinni -tutkimus- ja innovaatio-ohjelmaan.
Lisätietoja:
Jari Hyväluoma, HAMK, 050 471 3552, jari.hyvaluoma@hamk.fi
Helena Soinne, Luonnonvarakeskus, 029 532 2118, helena.soinne@luke.fi
