Monipuolinen kasvinviljely pellon kasvukunnon ja ravinnetalouden säätelijänä

Abstract

Sekä yksi- että monivuotiset kasvit vaikuttavat maaperän eliöstöön, hiilivaroihin, ravinteisiin ja vesitalouteen. Viljelykasvien ja -kiertojen valinnalla voidaan edistää monimuotoisuutta, maan kasvukuntoa, peltomaan puhtautta ja ravinnetasapainoa sekä vähentää ravinnehuuhtoumaa. Monivuotiset ja runsasjuuriset kasvit lisäävät maaperään orgaanista ainetta, vähentävät maan tiivistymistä ja eroosiota ja parantavat näin maan vesitaloutta. Juuristo myös tarjoaa kasville energia- ja ravinnevaraston, ja siten tasapainottaa sen kasvua stressitilanteissa. Yksivuotisten kevätkylvöisten kasvien viljely on Suomessa vielä kilpailukykyistä muun muassa syysmuotoisten ja monivuotisten kasvien talvehtimisongelmien takia. Jatkuva yksivuotisten kasvien tavanomainen tuotanto voi kuitenkin johtaa maan orgaanisen aineksen vähenemiseen. Sekä yksi- että monivuotisia kasveja tarvitaan silti viljelykierron monipuolistajina. Monivuotiset kasvit tarjoavat pysyvää suojaa eri eliöille, kun taas pellavan ja kitupellavan tyyppiset kukkivat yksivuotiset kasvit luovat elinympäristön juuri niissä kasveissa tyypillisesti esiintyville hyönteisille. Yksivuotisilla kasveilla voidaan myös katkaista tautien ja rikkakasvien yleistyminen ja poistaa ravinteita ja haitallisia yhdisteitä pelloilta. MONIKASVI-tutkimuksessa selvitettiin 11 uuden ja tavanomaisen viljelykasvin ominaisuuksia. Tulokset osoittivat, että kaksi- ja monivuotisilla kasveilla on suurempi juuristo kuin yksivuotisilla. Tulokset viittaavat myös siihen, että sopivalla kasvinvalinnalla voidaan joko poistaa pellosta ravinteita, kuten fosforia ja typpeä, tai sitoa niitä maaperään, jolloin huuhtoutumisriski pienenee. Ravinteiden sitominen ja poistaminen määräytyvät viljelymenetelmän ja sen mukaan, kuinka suuri osa kasvin biomassasta käytetään hyödyksi. Paljon on tutkittu myös raskasmetallien kertymistä kasveihin ja niiden poistamista maaperästä kasvien avulla. Eri viljelykasvien on todettu keräävän raskasmetalleja ja orgaanisia aineita eri tavoin. Usein kasvien juuristomikrobit ovat tärkeä tekijä aineiden keruussa. Kasvinvalinnalla ja sopivalla lannoituksella voidaan edistää maan kasvukuntoa ja puhtautta ja estää ravinteiden huuhtoutumista. Samalla paranee tuotannon kannattavuus.

Crops and crop rotations affect field nutrient and water balances, organic matter content and biodiversity of fauna and flora. Correct planning of crops and crop rotations can improve biodiversity and soil quality and reduce nutrient leaching thereby improving the economic returns and sustainability of crop production. Perennial crops and crops with large root biomass increase soil organic matter, thereby reducing soil compaction and erosion and improving sol water balance. Roots also host microbes and offer nutrient and energy reserves for plants in different environmental and biotic stresses such as drought and pest and pathogen attacks. Cultivation of the same or similar annual crops such as cereals may lead to soil compaction and reduction in soil organic matter. Both perennial and annual crops are, however, needed for diverse field ecosystem. While perennial crops provide long-time shelter for different fauna and flora, flowering annual crops may increase field diversity through new forms of insects such as butterflies. Annual crops can also be used to break weed and pathogen growth cycles and to remove nutrients as well as harmful compounds and substances (such as heavy metals) from the field. The results of the MONIKASVI research project with 11 crops (2 common and 9 minor crops) showed that root volume of perennial and biennial crops is bigger than that of annuals. The results suggest as well that different nutrients can be removed from the field depending on the plant part harvested, or nutrients can be stored in the soil as root or crop residue biomass. Even though root tissue was shown to be mostly poor in nutrients, the total amount of nutrients allocated in roots was considerable, especially in perennials with large root systems. Nutrient poor crop residue, again, would add to organic matter content of the soil and also temporarily bind nutrients through microbial activity. Research results from MTT and other parts of the world have shown that not only nutrients, but heavy metals and harmful organic compounds as well can be taken up and harvested with different kinds of crops. In summary, soil quality and field productivity and cleanliness can be improved and nutrient leaching and loss of soil organic matter reduced with appropriate choices of crops.