Fosforikierron biologinen säätövara ja sen vaikutus maatalouden fosforikuormitukseen

Abstract

Kuinka paljon ja kuinka nopeasti maatalouden aiheuttama vesistöjen fosforikuormitus voisi vähentyä, jos tuotannon kannalta tarpeeton fosforin käyttö lopetettaisiin? Potentiaalista kuormitusvähennystä arvioitiin ottamalla huomioon viljelykasvien ja kotieläinten biologinen fosforitarve sekä maaperän tämänhetkinen fosforipitoisuus. Suomen maatalouden fosforikierron säätövara laskettiin kahdenkymmenen vuoden ajalle käyttämällä lannoitustarpeen pohjana äskettäin tehtyä yhteenvetoa Suomen fosforilannoituskokeiden tuloksista. Arvio tehtiin koko maan lisäksi erikseen Varsinais-Suomen, Pohjanmaan ja Uusimaan TE -keskusalueille. Laskennassa huomioitiin kasvien fosforinotto, pellon fosforitase ja siitä edelleen peltojen helppoliukoisen fosforin pitoisuusmuutokset pitkäaikaisten lannoituskokeiden tuloksiin perustuvilla yhtälöillä. Lannoitusta säädettiin fosforipitoisuuden muutoksia vastaavasti viiden vuoden välein. Koska suuri osa kasvien tarpeen ylittävästä fosforilannoituksesta liittyy karjanlannan käyttöön, myös kotieläinten ruokinta ja sen säätövara vaikuttavat mahdollisuuksiin vähentää tarpeettoman korkeita maaperän fosforipitoisuuksia. Tämän vuoksi työssä arvioitiin ruokinnalliset mahdollisuudet pienentää lannan fosforisisältöä. Tuloksena saatiin aluekohtaisesti fosforilannoitustarve, karjanlannan fosforisisältö ja eri ajankohtia (5, 10, 15 ja 20 vuotta) vastaava maan helppoliukoisen fosforipitoisuuden jakauma, josta arvioitiin edelleen liukoisen fosforin kuormitusta yksinkertaisen yhtälön avulla. Laskelma osoitti, että fosforilannoituksen kokonaismäärä ylitti vuonna 2005 biologisen tarpeen koko Suomessa yli nelinkertaisesti ja Varsinais-Suomen ja Pohjanmaan alueilla yli kymmenkertaisesti. Jos lannoitus säädettäisiin kasvien tarpeen mukaiseksi, Varsinais-Suomen ja Pohjanmaan pelloille ei levitettäisi väkilannoitefosforia lainkaan seuraavien 20 vuoden aikana ja näiltä alueilta kuljetettaisiin koko ajan pois karjanlannan fosforia. Ruokintaa säätämällä kotieläinten sonnan ja virtsan fosforisisältö pienenisi yli kymmenen prosenttia. Kahdessakymmenessä vuodessa säästyisi 49 % fosforilannoitusmäärästä verrattuna siihen, että fosforin käyttö jatkuisi vuoden 2005 tasolla. Väkilannoitefosforin osalta säästö olisi 90 %. Liukoisen fosforin kuormitus vähenisi kahdessakymmenessä vuodessa 30 40 %, eniten Varsinais- Suomessa ja Pohjanmaalla.

What would be the potential reduction in phosphorus (P) losses from cultivated fields, if P was applied in Finnish agriculture according to the actual, biological need of plants and livestock? We estimated the decrease in P transport by taking account the current P status of cultivated fields. The adjusted P cycle for Finnish agriculture was calculated for twenty years onwards using yield responses to P fertilization according to a recent overview of P fertilization experiments in Finland. The estimation was done for the whole country and different smaller regions having either intensive animal production (Varsinais-Suomi, pig and poultry; Pohjanmaa, dairy cattle and fur production) or mainly plant production (Uusimaa). We considered plant P uptake, P balances and consequent changes in soil P status, the latter being estimated according to equations from long-term fertilization trials. Fertilization was adjusted in five-year intervals along with changes in soil P status. As manure application is often an important factor behind over-use of P, we further quantitatively estimated possibilities to reduce P content of manure by adjusting livestock diets. The calculations resulted in biologically justified, areal-based P fertilizer requirements, P contents in manure and P status of soil after 5, 10, 15 and 20 years. The potential of dissolved P losses from soils was estimated from soil P status using a simple equation. According to the calculation, the amount of P fertilization at the starting point (in 2005) was over 4-fold compared to the actual need of cultivated plants, and in areas of intensive animal production even higher, more than 10-fold. If P fertilization was adjusted according to the biological response, no P in chemical fertilizers would be applied and a substantial amount of manure would be transported out of the latter areas during the next twenty years. If the livestock diets were adjusted towards minimum P contents, P amount in animal manures would decrease by 12%. In twenty years, 49 % of P applied to fields would be saved compared to situation where P fertilization would continue as in 2005. For chemical P fertilizers, the saving would be 90%. Meanwhile, the transport of dissolved P into surface waters from the cultivated soils would decrease by 30 40 %, most in areas of intensive animal production, which contribute to the water quality of Archipelago Sea and Bothnian Bay.