Suojakaistojen tehokkuus kevätviljamaalla ja laitumella

Abstract

Lintupajun suojakaistakentällä tutkittiin 10 m leveiden nurmi- ja luonnonkasvikaistojen kykyä vähentää eroosioainesta, fosforia, typpeä ja ulosteperäisiä mikrobeja savimaan pintavalunnasta. Lisäksi otettiin näytteitä maan mikrobiston kokonaismäärän ja typen kierron potentiaalisten aktiivisuuksien mittaamista varten. Kentällä viljeltiin kevätviljaa vuosina 1991 2002 ja laidunnurmea 2003 2005. Suojakaistaruutujen tuloksia verrattiin ilman suojakaistaa viljeltyyn ruutuun tai laidunnettuun suojakaistaan. Kevätviljamaalla suojakaistat poistivat pintavalunnan eroosioaineksesta 50 %, kokonaisfosforista 30 % ja kokonaistypestä 40 50 %. Sen sijaan liukoisen fosforin (PO4-P) määrä kasvoi 75 % hoitamattomilla luonnonkasvikaistoilla verrattuna niitettyyn nurmikaistaruutuun tai ilman suojakaistaa viljeltyyn viljaruutuun. Laitumella, jota ei lannoitettu fosforipitoisilla lannoitteilla, eroosio sekä kokonaisfosfori- ja kokonaistyppikuormitus olivat pienempiä kuin kevätviljamaalla. Sen sijaan PO4-P:n määrä pintavalunnassa oli yleensä laitumella suurempi kuin kevätviljamaalla. Kevään 2003 pintavalunnassa PO4-P-määrä oli erityisen suuri 0,4 1,0 kg/ha. Syynä PO4-P:n huuhtoutumiseen saattoi olla edellisen syksyn äkillinen talventulo, johon kasvit eivät olleet varautuneen. Myös laboratoriokokeessa, jossa kasveja vuoronperään jäädytettiin, sulatettiin ja huuhdeltiin vedessä, suojakaistakasveista huuhtoutui liukoista fosforia 2 5 kg/ha. Tulos osoittaa, että osa pintavalunnan PO4- P:sta on todennäköisesti peräisin jäätyneistä kasvisoluista, joista huuhtoutuu fosforia kevään lumensulamisvesien mukana. Kesällä laitumen pintavalumaveden hygieeninen laatu oli Suomen ympäristökeskuksen pintavesien käyttökelpoisuusluokituksen mukaan huono (>1000 pmy/100 ml). Laidunkaistalla ulosteperäisten mikrobien tiheydet olivat yleensä vain vähän suuremmat kuin laiduntamattomilla nurmi- ja luonnonkasvikaistoilla. Suojakaistojen perustaminen muutti maaperän mikrobiston kokonaismäärää ja typen kierron potentiaalisia mikrobiaktiivisuuksia. Mikrobibiomassa ja potentiaalinen kyky vapauttaa typpeä eloperäisestä aineksesta (typen nettomineralisaatio) nousi, kun taas nitrifikaatiopotentiaali laski suojakaistoilla laitumeen verrattuna. Tuloksia voidaan parhaiten hyödyntää, kun mallintamisen avulla huomioidaan ympäristötekijöiden vaikutus typen kierron toteutumiseen ja arvioidaan eri suojakaistojen merkitystä ympäristökuormitukselle.

The effects of 10-metre wide annually cut grass buffer zones (GBZ) and vegetated buffer zones under natural vegetation (VBZ) on losses of erosion, total P, PO4-P, total N, NO3-N and faecal microbes in surface run-off from a buffer zone field have been studied for 15 years at MTT Agrifood Research Finland. The results were compared with those from 70-m-long and 18-mwide plots without a buffer (NBZ). Spring cereals were grown in the period 1991 2002 and there was a pasture grazed by dairy cows in 2003 2005. During cereal growing, the retention of erosion, total P and total N from surface run-off were 50, 30 and 40 50%, respectively, by the buffers. However, the cumulative loss of PO4-P was 75% larger from the VBZ, where the plants of the buffer zone were not harvested, than from the annually harvested GBZ and NBZ. During grazing, the PO4-P loss was even larger than from the cereal field. Exceptional high losses of PO4-P (0.4 1.0 kg/ha) were measured in surface run-off water from all treatments in spring 2003. The sudden onset of winter previous autumn when grass was still growing may have been a reason for high PO4-P losses. Also in laboratory tests, the PO4-P losses in plant leachates from frozen and thawed green plant material collected in autumn from the VBZ and GBZ were high (about 2 kg/ha). The hygienic status of surface run-off was poor (>1000 cfu/100 ml) during grazing. The counts of faecal coliforms in surface run-off were only a little lower in the pasture with a 10-m-wide non-grazed GBZ than in the one with a buffer grazed by cattle. Soil microbial biomass and potential activities of nitrogen cycle were changed after construction of buffer zones. Microbial biomass and net nitrogen mineralization increased, where as nitrification potential decreased compared to adjacent pasture. The results can be applied, when nitrogen cycle and the importance of buffer zones for reducing environmental loadings are modelled.