Viljelysmaahan sitoutuvan (pelto)hiilen lisäämistä on eri tahoilla esitetty merkittäväksi keinoksi hidastaa tai jopa estää ilmaston lämpenemistä. Tässä artikkelissa kerrotaan peltohiilestä ja sen vaikuttavuudesta Suomessa ja globaalisti.
Peltohiilen vahvuudet
Jos peltohiiltä eli orgaanista ainesta on riittävästi, sillä on monia hyviä vaikutuksia: a) maan biologinen aktiivisuus on parempi, b) sen seurauksena maan mururakenne paranee, c) ja maa sietää kosteusolosuhteiden vaihtelua on paremmin, d) lisäksi maan muokkautuvuus paranee. Runsas peltohiili parantaa kasvukuntoa erilaisissa viljelykäytöissä ja viljelyvarmuus säilyy varsinkin äärevissä sääoloissa. Peltoviljelyssä pitäisi varautua rajusti vaihteleviin sääoloihin. Siinäkin peltohiilen lisääminen olisi eduksi.
Peltohiili hupenee helposti
Viljelysmaahan sitoutuneen hiilen säilyminen on ongelmallista liki kaikilla maalajeilla. Kivennäismaalla hiiltä ei useinkaan ole riittävästi tai sitä on vaikea saada säilymään maaperässä. Peltohiilen pysyvyys on ongelma viljellyillä multamailla, joissa eloperäistä ainesta eli humusta on 20–40 %, että varsinkin turvepelloilla, joissa eloperäistä ainesta on yli 40 %. Kun suo raivataan viljelykäyttöön ja viljely on intensiivistä, turvekerros vajenee 0.5–2 cm vuodessa. Ajan kuluessa peltohiili haihtuu turvemailta CO2-päästöinä ilmaan. Viljelyyn käytettyjen turvepeltojen yhteenlasketut CO2 – ja N2O-päästöt ovat 7,7 miljoonaa tonnia vuodessa, mikä on enemmän kuin henkilöautoliikenteen päästöt Suomessa, ja 14 % Suomen vuotuisista kasvihuonekaasupäästöistä. (Suomen peltoalasta 11 % eli 250 000 hehtaaria on turvepeltoja.)
Vihreä vallankumous vei kohti monokulttuuria
Vihreään vallankumoukseen uskottiin 1960-luvulta 1980-luvun puoliväliin. Sinä aikana meillä viljasadot kaksinkertaistuivat ja maailmanlaajuisesti kolminkertaistuivat. Kehitettiin uusia lajikkeita, otettiin käyttöön lannoitteita, torjunta-aineita ja lisättiin keinokastelua. Kasvienjalostuksessa keskityttiin satoa tuottavien komponenttien kasvattamiseen. Tavoitteena on ollut viljan mahdollisimman suuri tähkä ja jyvämäärä. Juuriston koolla ei ollut väliä, koska lannoite kylvetään aivan kylvetyn siemenen viereen kasvavien juurien läheltä käyttöön otettavaksi. Lisäksi käyttöön otetut entistä massiivisemmat koneet ja laitteet tiivistävät peltomaata.
Ravinnekierrot unohtuivat pitkäksi aikaa. Lannoitteista fosfori on niukkeneva uusiutumaton luonnonvara. Typen sidonta ilmakehästä reaktiivisiksi lannoitteiksi on erittäin energiaintensiivistä. Keinolannoituksen on arvioitu aiheuttaneen jo globaalisti palautumattoman epätasapainon typenkiertoon maapallolla. Samaan aikaan monimuotoisuus on supistunut ja viljelyssä hyödynnettävät geenivarannot ovat keskittyneet muutamalle suurelle yritykselle. Torjunta-aineilla on havaittu pitkäaikais- ja yhdysvaikutuksia. Näillä on kiistatta osuutensa biodiversiteetin vähenemässä sekä maan pinnalla että maaperän eliöstössä.
Suomen viljelymaan käyttö ei tue peltohiiltä
Viljanviljely lisääntyi Suomessa nopeasti 1960-luvulta lähtien ( Kuva 1/ 31) Se vähensi jo 1990-luvun lopulla peltohiilen kertymistä. Suomessa maatalouden maankäyttö nimenoman monivuotisten heinäkasvustojen osalta on muuttunut radikaalisti. Kuivaheinän viljelyala väheni alle kymmenesosaan 1970-luvun jälkeen ja sen korvasi intensiivisesti viljelty säilörehunurmi. (Kuva 2/32) Tämän rehuviljelyn muutos on vaikuttanut negatiivisesti sekä peltohiilen kertymään että luonnon monimuotoisuuteen. Euroopan Unioniin liittymisen jälkeen karjanhoito on melkein loppunut suomalaisilla kivennäismailla. Nurmea ei enää tarvita eikä se kerrytä kivennäismaiden peltohiiltä. Pohjois-Savon ja Pohjois-Pohjanmaan turvemaat toki hyötyvät nurmiviljelystä, mutta intensiiviseen nurmiviljelyyn liittyy usein toistuva nurmen uusiminen, ja se ennemminkin kuluttaa maan orgaanista ainesta kuin lisää sitä. Sittemmin karjanhoitoalueilla on tarvittu lisää peltoa. (Kuva 3/22) Turvepeltojen pinta-ala nousi 42700 ha vuosina 2000–2014, joten peltojen kasvihuonekaasupäästöt ovat kasvaneet lisää.
Turvepeltojen CO2-päästöt
Turvepeltojen osalta edullisin keino ilmastopäästöjen vähentämiseksi olisi metsitys. Toki senkin positiivinen vaikutus alkaa näkyä vasta parinkymmenen vuoden kuluttua metsittämisestä. Toinen keino olisi ennallistaminen eli palauttaminen alkuperäiseen tilaan suoksi, ja siellä mahdollisen kosteikkotuotannon alkuun saattaminen. Esimerkiksi kaikkien tuntema osmankäämi voisi olla kosteikolla viljeltävä rehukasvi. Kuivatetun suomaan viljelykäytössä turpeen hajoamista ja päästöjä vähentävät keinot ovat: a) jatkuva kasvipeitteisyys (kevätkyntö, syyskylvö, aluskasvit tai nurmien siirto turvemaalle kivennäismaalta), b) muokkauksen vähentäminen ja c) pohjaveden pinnan nosto.Tosin mikään näistä ei ole kovin tehokas keino.
(Kuva 3. Maatalousmaan käyttö tuotantosuunnittain eri maakunnissa (2016). Lähde: Luonnonvarakeskuksen Tilastopalvelu.)
Kivennäismaiden peltohiili
Kivennäismaiden peltojen pintakerroksessa (0–15 cm) hiilen määrä vaihtelee 41–67 tonnin välillä hehtaarilla riippuen maalajista, viljelykasvista ja alueesta. Maaperäseurannan perusteella hiiltä katoaa kivennäismaiden pintaosasta vuosittain noin 220 kiloa hehtaarilta. Kivennäismaiden peltohiilen ylläpitoon tarvittaisiin syväjuurisia, monivuotisia ja monipuolisia kasvustoja, joiden juuristot erittävät orgaanisia hiilipitoisia yhdisteitä tai orgaanisen aineksen kertakaikkista lisäämistä pelloille. Jotta yhteyttäminen ja biomassan kasvu, eli runsas hiilisyöte, on mahdollista, juurten on saatava hengittää ja juurilla on oltava sopiva määrä vettä. Ojituksen on kivennäismailla oltava kunnossa ja kestettävä kaikki äärevät tilanteetkin.
Peltohiilen lisäämiskeinot
Peltohiilen lisäämiseen viljelyteknisin keinoin on viime vuosina tehty tavattoman paljon tutkimusta ja kehittämistä sekä viljelijäyhteistyön kokemusten kartoittamista. Ja tuloksiakin on tullut. Yhtenä hyvänä keinona maan kasvukunnon rakentamiseen suositellaan huolellisesti koottuja alus- ja kerääjäkasviyhdistelmiä, syväjuuristen tuotantokasvien käytön ohella. Aluskasvit kylvetään joko satokasvin kylvön tai rikkaäestyksen yhteydessä hillitsemään rikkakasvien kasvua. Pyydyskasvit kylvetään sadonkorjuun jälkeen loppukesällä tai syksyllä pyydystämään maasta sinne kesän jälkeen jääneitä ravinteita. Tällaisina kasveina voidaan käyttää esimerkiksi valkoapilaa ja raiheinää.
Maanparannukseen hyödynnettäviä massoja ovat: karjanlanta, erilaiset kompostit, mädätysjäännökset, biohiili ja metsäteollisuuden sivutuotteiden ravinne- ja nollakuidut. Tavalla tai toisella juuristokerroksen hiili/typpi -suhde olisi saatava hajottajamikrobeille optimaaliseksi eli 24:1. Mitä pienempi hiili/typpi –suhde on, sitä nopeammin orgaaninen aines mineralisoituu, koska mikrobit tarvitsevat samoja ravinteita kuin kasvit. Jos taas typpeä ei ole riittävästi, mikrobit käyttävät sen ja kasvusto ajautuu typen puutteeseen. Tällöin viljelykasvien typensaanti ja sen myötä kasvu ainakin väliaikaisesti heikkenee.
Peltohiili hiilidioksidin vähentäjänä
Pariisin ilmastokokouksessa 2015 pantiin alulle 4/1000-maaperäaloite. Suomi allekirjoitti aloitteen ensimmäisten maiden joukossa. Jos hiilipitoisuus saataisiin nousemaan 0,4 % eli 4 ‰ vuodesta toiseen peltojen (0–40 cm), vuotuinen hiilidioksidin (CO2) kasvu ilmakehässä vähenisi merkittävästi. Aloitteen tavoitteena on siis lisätä maaperän hiilivarastoja suuruusluokaltaan samalle tasolle kuin ihmisen toiminnasta aiheutuvat hiilidioksidipäästöt ovat maapallolla.
Peltohiilen lisääminen vaatii kuitenkin joka paikassa omat erityiset menetelmänsä lähtötilanteesta, maalajista, vallitsevasta ilmastosta, vallalla olevasta viljelyteknologiasta, viljelyn alueellisesta rakenteesta, viljelijöiden osaamisesta, ruokajärjestelmän raaka-ainetarpeista, kustannus/tuotto-odotuksista, kilpailutilanteista ja vallitsevasta politiikasta riippuen. Kivennäismaiden orgaanisen aineksen ylläpito tai jopa lisääminen onnistuu resursseja lisäämällä. Jos resursseja löytyy, päätökset ovat osaavien yksityisten viljelijöiden käsissä.
Turvepeltojen ennallistaminen tai metsittäminen, jotka olisivat turvemaiden hiilen sidonnan tehokkaimmat keinot, vaativat peltotuotannon sijoittelun muutoksia tai kokonaan uusien, kosteikkoihin perustuvien tuotannonalojen kehittämistä.Peltojen sijoittelun muutos tarkoittaisi sitä, että peltokasvituotannon painopistettä pitäisi siirtää turvealueilta kivennäismaa alueille, ja ainakin ojituksen tai muun syyn takia heikkotuottoisimmat turvepellot tulisi metsittää tai ennallistaa. Tähän vaaditaan vahvaa yhteiskunnallista ja poliittista sitoutumista sekä oikeudenmukaisuusajattelua.
Peltohiili globaalissa ruokajärjestelmässä
Ruokajärjestelmä on kansainvälinen, ja meidän jokaisen päivittäisissä aterioissa on myös ulkomailta tuotuja aineksia. Se saattaa olla ruuan tuotantoon liittyvä energia tai joku ruuasta löytyvä mauste tai muu lisäosa. Kahvissa ja teessä tuontituote on pääosa. Kansainvälisessä kuvassa peltohiilen säilyttämis- tai lisäämistarvetta pitää tarkastella eri tuotantoalueiden suhteellisen edullisuuden tai haitallisuuden kautta. Erinomaisena esimerkkinä tästä on naudanlihan tuotanto. Lämpimässä ilmastossa lihanautojen ryöstölaidunnus saa aikaan maan hiilen nopean karkaamisen hiilidioksidina ilmaan. Huolellisesti suunnitellussa karjatalouteen kuuluvassa kasvinviljelyssä maaperän hiiltä voidaan jopa kasvattaa.
Ruoka-aineiden osalta otettava huomioon myös, minkä arvoisia elintarvikkeita järjestelmäkokonaisuus tuottaa ravitsemuksellisesti ja laadullisesti tarkasteltuna. Eläinperäinen proteiini on arvokasta. Suomessa tuotamme paljon eläinperäistä proteiinia ja proteiinin saannistamme keskimäärin noin 70 % on eläinperäistä, mutta kansainvälinen eläin-/kasviperäisen proteiinin syönnin välinen suhde 30 %:70 %.
Liian yksioikoisiin tai nopeisiin ratkaisuihin ei pidä luottaa. Viljelymaan haitallisten muutosprosessien korjaaminen on hidasta ja työlästä. Esimerkiksi kivennäismaiden fosforipäästöt vesistöön todettiin ongelmaksi jo 1990-luvun puolivälissä. Tilanteen korjaamiseksi lannoitteiden käyttörajoituksia on tarvittu yli 20 vuotta.
Jo tuo edellä mainittu 4 promillen maaperäaloite viittaa siihen, kuinka arvokasta maaperän hiilestä huolehtiminen on nykyisellä ilmastomuutoksen ja ravinnepäästöjen vaivaamalla maapallollamme. Peltohiilen kasvattaminen kaikkia mahdollisia keinoja kohdennetusti hyödyntäen on tärkein ruokaturvan globaali haaste. Se osaltaan takaa myös ruuantuotannon turvallista mikrobiympäristöä, jonka merkitys tulee olemaan seuraava iso haasteemme.
- Tutkimusprofessori emerita Sirpa Kurppa
Lähteet:
Carbon action field observatory Pelto-observatorio https://www.fieldobservatory.org/
Irina Herzon, Kari Koppelmäki ja Sirpa Kurppa 2019. Saying goodbye to meat and milk? –Towards sustainable utilization of animals in land management. https://blogs.helsinki.fi/voices-for-sustainability/saying-goodbye-to-meat-and-milk-towards-sustainable-utilization-of-animals-in-land-management/
Jaakko Heikkinen 2015. Carbon storage of Finnish agricultural mineral soils and its long-term change. Doctoral thesis. https://helda.helsinki.fi/bitstream/handle/10138/160237/carbonst.pdf?sequence=1
Jussi Heinonsalo (toim.) 2020. Hiiliopas – Katsaus maaperän hiileen ja hiiliviljelyn perusteisiin. 1.painos. Paino-Kaarina Kaarina. https://carbonaction.org/wp-content/uploads/2020/01/BSAG-hiiliopas-1.-painos-2020.pdf
Jyri Seppälä, Sirpa Kurppa, Hannu Savolainen, Riina Antikainen, Jari Lyytimäki, Sirkka Koskela, Joonas Hokkanen, Riina Känkänen ja Leo Kolttola, Ilkka Hippinen 2016.Vihreän kasvun sekä materiaali- ja resurssitehokkuuden avainindikaattorit. Valtioneuvoston selvitys- ja tutkimustoiminnan julkaisusarja 23/2016. https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/79582
Kristiina Regina. Siikajoki 8.8.2019. Turvemaiden viljelyn ilmastovaikutukset. Pellonpiennar – 8–2019. https://www.ilmase.fi/site/wp-content/uploads/2019/08/Regina_Pellonpiennar-8-2019.pdf
What is the ”4 per 1000” Initiative. https://www.4p1000.org/
