© Luonnonvarakeskus © Luonnonvarakeskus • Maatalousmaan hiilivarastojen tila ja merkitys ilmastolle • Hiilen varastoitumisen mekanismit • Keinot lisätä hiilivarastoja • Turvepellot • Toimet hiilivarastojen kasvattamisessa ja niiden teho Kristiina Regina Luonnonvarakeskus Hiilen sidonta peltomailla Valitse pohja temaattisen ohjelman mukaan: Pohjoinen vihreä biotalous Innovatiivinen elintarvikeketju Sininen biotalous Kestävä luonnonvaratalous yhteiskunnassa Mikäli kyse on temaattiseen ohjelmaan kuulumattomasta toiminnasta käytetään turkoosia tai oranssia. Jos asiantuntija- ja viranomaispalveluista käytetään harmaata pohjaa. Turkoosi ja oranssi ovat Luken päävärejä ja niitä saa käyttää aina ja esimerkiksi temaattisen ohjelman värin ohella. © Luonnonvarakeskus Viljelyn ilmastovaikutukset • Maaperässä on hiiltä enemmän kuin kasvillisuudessa tai ilmakehässä • Maaperä voi olla kasvihuonekaasujen lähde tai nielu – Lähde: metaani, dityppioksidi tai hiilivaraston pieneneminen – Nielu: hiilivaraston kasvu • Viljeltyjen maiden hiilivarasto on tyypillisesti 20-40 % pienempi kuin luonnontilaisten • Maatalouteen ja maankäytön muutokseen liittyvät päästöt ovat 10 mrd tonnia ja nielu 2 mrd tonnia (FAO 2014) 2 24.1.2018 http://www.fao.org/resources/infographics/infographics- details/en/c/271780/ © Luonnonvarakeskus 1/24/2018 3 Kuva: Wikipedia © Luonnonvarakeskus 4 24.1.2018 © Luonnonvarakeskus Hiilensidonnan (tekninen) potentiaali maatalousmaissa 5 SCIENTIfIC REPORTS | 7: 15554 | Annual increase in soil organic carbon (SOC) in the top 30 cm, on all available cropland soils globally (i.e. those not excluded from the analysis as high SOC or sandy soils) under the medium scenario (i.e. an increase in percent SOC of 0.27 over 20 years). Maps were produced based upon a geospatial analysis of datasets from the SoilsGrids250 database19, using ESRI ArcGIS software (version 10.3; www.esri.com). https://www.nature.com/articles/s41598-017-15794-8#ref-CR19 http://www.esri.com/ © Luonnonvarakeskus Hiilen varastoituminen maahan • Hiili sitoutuu ensin kasveihin • Kasvien kuivapainosta noin puolet on hiiltä • Kasvintähteet (juuret ja maanpäällinen tähde) jäävät maahan ja alkavat hajota • Jos eloperäistä ainesta päätyy maahan enemmän kuin sitä hajoaa, voi hiilivarasto kasvaa • Hajotuksen voimakkuus riippuu esimerkiksi kasvintähteen kemiallisesta laadusta, ympäristötekijöistä ja maaperän mikrobiyhteisöstä • Hajotuksen voi havaita maahengityksenä, mutta mukana voi olla myös juuriston hengitystä 6 1/24/2018 http://www.hiilipuu.fi/fi/artikkelit/hiilen-kierto © Luonnonvarakeskus Maatalousmaiden hiilivarastoista ollaan kiinnostuneita monessa paikassa • YK:n ilmastosopimus (vuotuinen raportointi) http://unfccc.org/ • EU:n LULUCF-päätöksen mukainen raportointi maatalousmaan hoidon vaikutuksesta 2013-2020 • Ranskan tekemä 4/1000 -aloite maaperän hiilen sitomisen edistämiseksi https://www.4p1000.org/ • Pariisin ilmastosopimuksen kaudella (2020) maatalousmaan hoidon hiilitase on yhä tärkeämmässä roolissa – linkki taakanjakosektorille (jos maankäytöstä enemmän päästöjä kuin poistumia, muut sektorit joutuvat korvaamaan) Pariisin sopimus Agreement Kyoto 1. Kyoto 2. 1992 1997 2008 2013 2020 YK:n ilmastosopimus Kioton pöytäkirja Pariisin sopimus 2015 http://unfccc.org/ http://unfccc.org/ https://www.4p1000.org/ https://www.4p1000.org/ © Luonnonvarakeskus Maatalouden päästöt/nielut raportoidaan kolmessa raportointikategoriassa 8 24.1.2018 Maankäyttö (LULUCF) Maatalous Energia Kuva: IPCC © Luonnonvarakeskus Maatalouden kasvihuonekaasupäästöt Suomessa 9 24.1.2018 Maankäytön päästöt: LULUCF Maatalouden päästöt Lähde: http://tilastokeskus.fi/static/media/uploads/tup/khkinv/fi_eu_nir_2014_2016-01-15.pdf CL=viljelysmaat, GL=ruohikkoalueet ~6,5 Tg CO2-ekv. raportoitu maataloussektorilla (CH4 and N2O) ~7 Tg CO2-ekv. raportoitu viljelysmaan ja ruohikkomaan alla maankäyttösektorilla (Land use, Land-use change and Forestry) ~ 1 Tg CO2-ekv. raportoitu energian päästöinä © Luonnonvarakeskus Raportoidut päästöt ja nielut viljelysmaasta Suomessa • Kivennäismaiden osuus kokonaisuudesta on pieni (harmaat palkit) • Vaihtelua aiheutuu esim. kesantojen määrän perusteella, tavanomaisesta poikkeavina satovuosina tai pellonraivauksen vuoksi 10 24.1.2018 Kesantojen määrä väheni Pellonraivaus kiihtyi © Luonnonvarakeskus Havaitut trendit • EEA: http://www.eea.europa.eu/data-and- maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment – EU-27 alueen hiilivarasto on 75 mrd tonnia; 50% siitä on Irlannissa, Suomessa, Ruotsissa ja Britanniassa. – Euroopan maaperä keskimäärin sitoo hiiltä. Ruohikkoalueet ja metsät sitovat hiiltä (80 Mt/vuosi), mutta maatalousmaat ovat hiilen lähde (10–40 Mt/vuosi). • Kaksi esimerkkiä maatalousmaista: Suomessa havaittiin hiilivaraston pieneneminen, mutta Ruotsissa kehitys on kääntynyt nousevaksi ehkä hevosten määrän kolminkertaistumisen vuoksi 11 24.1.2018 = http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/soil-organic-carbon-1/assessment © Luonnonvarakeskus - 1974 (n=2042) - 1987 (n=1362) - 1998 (n= 720) - 2009 (n= 611) Hiiliaineisto julkaistu: Heikkinen J., Ketoja E., Nuutinen V. and Regina K. 2013. Declining trend of carbon in Finnish cropland soils in 1974-2009. Global Change Biology doi: 10.1111/gcb.12137 Luken maaperäseuranta © Luonnonvarakeskus Kivennäismaan pellot 1974-2009 13 24.1.2018 © MTT Agrifood Research Finland Muutos -0,4 %/vuosi © Luonnonvarakeskus Ultuna long-term experiment: Mean annual C stock change in the topsoils to equivalent depth of the fifteen treatments as a function of mean annual C input (a) or mean annual scaled C input b). The scaling was done by assigning a certain value (hj) to each C input category, i.e., above-ground crop residues and added straw (shoots), roots including rhizodeposition, farmyard manure (FYM), peat, sewage sludge (SS), sawdust (SD) and green manure (GM). Thomas Kätterer, Martin Anders Bolinder, Olof Andrén, Holger Kirchmann, Lorenzo Menichetti. Roots contribute more to refractory soil organic matter than above-ground crop residues, as revealed by a long-term field experiment. Agriculture, Ecosystems & Environment, Volume 141, Issues 1–2, 2011, 184–192 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2011.02.029 Miksi hiilivarasto pienenee? • In principle more input means more sequestration • However, quality of the material, priming effect and saturation limit the potential Pellot ovat nuoria – menettävät metsävaiheen hiiltä Figure: doi: 10.1111/j.1365- 2486.2011.02408.x Muutokset viljelyssä - Vähemmän monivuotisia kasveja - Vähemmän lantaa - Vähän kasvintähteitä uusista lajikkelsta Figure: doi: 10.1016/j.agee.2011.02.029 Ilmastonmuutos kiihdyttää hajotusta Figure: 1726-4189/bg/2005-2- 317 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2011.02.029 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2011.02.029 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2011.02.029 © Luonnonvarakeskus Maaperän hiilivaraston kasvattaminen • Torjuu ilmastonmuutosta • Parantaa maan rakennetta • Ylläpitää monipuolista eliöstöä, joka huolehtii ravinnekierroista • Parantaa mahdollisuuksia hyvään vesitalouden hallintaan • On rajallista (ojitetuissa kivennäismaissa) • Kumoutuu helposti, koska hiilen hävikki on nopeampaa kuin sen kertyminen © Luonnonvarakeskus Maaperän hiiltä ja siihen vaikuttavia tekijöitä voidaan tarkastella eri mittakaavoissa 16 24.1.2018 Mineraalipartikkeli - Hiili sitoutuu kemiallisten ja biokemiallisten tekijöiden ansiosta Maan murut - Fysikaaliset ja biologiset tekijät säätelevät (maan jäätyminen ja sulaminen, kyntö, maaperäeläimet, sienet, bakteerit) Maaprofiili/peltomittakaava - Hiilen kierto ekosysteemissä - Viljelypäätökset Kansallinen taso - Tuet ja politiikat © Luonnonvarakeskus 17 24.1.2018 Kuinka paljon kasvintähteitä, kuinka helposti hajoavaa Miten voimakas hajotus, aiheutuuko ”priming effect” Mikä osuus voi sitoutua kemiallisesti tai fysikaalisesti © Luonnonvarakeskus Orgaanisen aineksen stabilisoituminen • 1) Kemiallinen stabilisoituminen – Sitoutuminen kivennäisaineeseen (savi, hiesu) • 2) Fysikaalinen stabilisoituminen – Varastoituminen aggregaatteihin • 3) Biokemiallinen stabilisoituminen – Hitaasti hajoava aines (esim. ligniini) ja reaktiot, jotka muuttavat hajoamistuotteita vaikeasti hajotettavaan muotoon Saturaatiotaso Hiilisyöte Hiilipitoisuus Sitoutuminen savekseen ja hiesuun Sitoutuminen mikroaggregaatteihin Biokemiallinen sitoutuminen Hajotukselle altis hiili Lähde: Six et al. 2002 Saturaatiotason olemassaoloa on myös kyseenalaistettu doi: 10.1007/s 10533-011-9679- © Luonnonvarakeskus Maamurujen muodostuminen t1 : Makroaggregaatit (>250µm) muodostuvat kasvitähdepartikkelien ympärille, ja siitä tulee karkeajakeista partikkeliainesta (coarse iPOM*). t2 : Hienojakoinen partikkeliaines (fine iPOM) makroaggregaattien sisällä muodostuu karkean partikkeliaineksen hajotessa. t3: Hienojakoinen partikkeliaines tarttuu savekseen tai mikrobien aineenvaihduntatuotteisiin, ja näin muodostuu mikroaggregaatteja makroaggregaattien sisälle. t4 : Makroaggregaattien stabiilisuus voi heikentyä ja mikroaggregaatit vapautua. Esim. kyntö lisää makroaggregaattien hajoamista -> vähentää uusien mikroaggregaattien muodostusta makroaggregaattien sisällä ja siten vähentää hajotukselta suojassa olevan hiilen määrää Six et al. (2000) *Intra-aggregate Particulate Organic Matter © Luonnonvarakeskus Ehdotetut menetelmät maaperän hiilen lisäämiseksi ja rajoitteet 20 24.1.2018 Kevennetty muokkaus ja suorakylvö (0-0.6 t/ha/yr; Stockmann et al. 2013) • Yleensä hiiltä kertyy vain pintaan, mutta syvemmällä se vähenee • Maan murut hajoavat talvella • Maan kosteus edistää hajotustoimintaa Kasvipeitteisyyden lisääminen (0.2-0.3 t/ha/yr; Stockmann et al. 2013) Nurmet/typensitojat viljelykierrossa (0.2-0.9 t/ha/yr; Stockmann et al. 2013) Kasvintähteen palautus (-3.7-38%; Powlson et al. 2011; harvassa kokeessa tilastollinen merkitys) • Kasvintähteen poisto ei yleensä ole kovin täydellinen;esim. lierot kuljettavat tähdettä nopeasti maahan • Juuriston vaikutus hiilivarastoon on suurempi kuin maanpäällisen tähteen • Tähteen sekoitus maahan nopeuttaa hajotusta -> voi käynnistää myös jo varastoidun hiilen hajotuksen Maanparannus (IPCC: 0-38% 20 vuodessa) • Hiilen varastoitumispotentiaali riippuu materiaalin määrästä ja laadusta © Luonnonvarakeskus Viljelykierto – esimerkki Ruotsista • Tilalta karja pois v. 1956 -> ei nurmea viljelykierrossa eikä lantaa  kolmella pellolla neljästä oli hiilivarasto laskenut Kätterer et al. 2004 © Luonnonvarakeskus Viljelykierron vaikutus – nurmista on hyötyä 22 24.1.2018 © MTT Agrifood Research Finland Keskiarvo 1998 Pintamaan hiilipitoisuus 2009. Perennial:>80%vuosista nurmella, Annual: >80% vuosista yksivuotinen kasvi © Luonnonvarakeskus Nurmen rooli hiilensidonnassa • Miksi nurmilla suotuisa hiilivarastovaikutus, vaikka hiilisyöte ei paljon eroa muista kasveista? • Onko syynä maanalaisen hiilisyötteen suurempi osuus? 23 24.1.2018 Rasse, DP; Rumpel, C; Dignac, MF 2005 Is soil carbon mostly root carbon? Mechanisms for a specific stabilisation PLANT AND SOIL 269: 341-356 Thomas Kätterer, Martin Anders Bolinder, Olof Andrén, Holger Kirchmann, Lorenzo Menichetti. Roots contribute more to refractory soil organic matter than above-ground crop residues, as revealed by a long-term field experiment. Agriculture, Ecosystems & Environment 141, 2011, 184–192 Juurten vaikutus suuri, koska: • Juurten tähteet sijaitsevat maassa eikä sen päällä • Kasvipeitteinen kausi pidempi • Juurten kemiallinen laatu saa ne kestämään hajotusta paremmin http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=Q1GHpohIIb6WFqdxSyU&page=1&doc=4&cacheurlFromRightClick=no © Luonnonvarakeskus Maankäytön muutoksen vaikutus • Poeplau et al. 2011 – Nurmi viljelysmaaksi: -36 % (176 havaintoa), muutos nopea (17 v) – Viljelysmaa nurmeksi: +40 % (89 havaintoa), muutosta tapahtuu 100 v • Nurmen kyntö aiheuttaa nopean hiilivaraston laskun, 1,2 t/ha/3 kk(Eriksen & Jensen 2001), 30 t/ha/4 kk (Necpalova et al. 2013) 24 24.1.2018 © Luonnonvarakeskus Mistä nurmea, jos naudat vähenevät – energiakasvit? • Jos käytetään yksivuotisia kasveja energian tuotantoon, päästösäästöt jäävät vähäisiksi, tai päästöt jopa kasvavat – Esim. Crutzen et al. 2007: N2O release from agro-biofuel production negates global warming reduction by replacing fossil fuels – Suomessa: sadot suht. pieniä, viljan kuivaus vaatii energiaa, maan happamuuden takia tarvitaan kalkitus • Monet energiakasvit ovat kuitenkin monivuotisia kasveja, joilla on potentiaalia kasvattaa maan hiilivarastoa (ruokohelpi, paju…) Miscanthus lisäsi hiilivarastoa Dondini et al. 2009 © Luonnonvarakeskus Ultunan vuonna 1956 aloitettu pitkäaikaiskoe (Kätterer ym. 2011): Vuotuinen hiilivarastomuutos vuotuisen hiilisyötteen (a) tai kemiallisen laadun mukaan muunnetun hiilisyötteen (b) funktiona. Kokeen 15 eri käsittelyä on jaettu kuuteen ryhmään: vain kasvintähteet, sahajauho, turve, viherlannoitus (GM), jätevesiliete (SS) ja kuivalanta (FYM). Thomas Kätterer, Martin Anders Bolinder, Olof Andrén, Holger Kirchmann, Lorenzo Menichetti. Roots contribute more to refractory soil organic matter than above-ground crop residues, as revealed by a long-term field experiment. Agriculture, Ecosystems & Environment141, 2011, 184–192 Orgaanisen aineksen lisääminen • Periaatteessa mitä enemmän lisätään ainesta maahan, sitä enemmän voi sitoutua – yhteys ei kuitenkaan ole niin yksinkertainen: – Mahdollinen ”priming effect” ja saturaatio heikentävät potentiaalia Pelkät kasvintähteet eivät ylläpidä maan hiilivarastoa © Luonnonvarakeskus Biohiili • Keino lisätä stabiilin hiilen määrää maassa. Amazoniassa lisännyt hiilimäärää 2,5- kertaiseksi. • Puuhiilituotannon tai pyrolyysin sivutuote. Lähtömateriaali voi olla maa- ja metsätalouden kasvintähteitä, lietteitä tai muita jätemateriaaleja. • Materiaalin hiilestä puolet menetetään valmistusprosessissa, mutta samalla voidaan tuottaa fossiilista energiaa korvaavaa bioenergiaa ja jäljelle jäävä hiili on hitaasti hajoavassa muodossa. • Hajoamisnopeus riippuu sekä materiaalin ominaisuuksista että ympäristön olosuhteista. Musta-hiili–hiukkaset voivat sitoutua mm. savimineraaleihin tai maan aggregaatteihin, jolloin ne ovat paremmin suojassa hajotukselta. • On arvioitu, että mustan hiilen muodossa voitai- siin lisätä hiilivarastoja maailmanlaajuisesti 9,5 Pg vuodessa, mikä on enemmän kuin fossiilisten polttoaineiden päästöt nykyään. – Lisää maan huokoisuutta ja vedenpidätyskykyä – Vähentää ravinnehuuhtoumia (riskinä ravintei- den vähäisempi saatavuus sadolle) Lehmann et al. 2006 © Luonnonvarakeskus Lanta • Lanta kasvattaa maan hiilivarastoa • Maan mittakaavassa vain tilojen ulkopuolelta tuleva aines tuo uutta hiiltä systeemiin – lanta päätyy pellolle joka tapauksessa Bolinder et al. 2010 Paljon lantaa Ei lantaa © Luonnonvarakeskus Suorakylvössä hiili kertyy pintaan, mutta vähenee syvemmällä (ellei siihen liity tehostettu viljelykierto) 29 24.1.2018 Powlson et al. 2014 C increase C decrease © Luonnonvarakeskus Oljen jättäminen vs. poistaminen pellolta • Suomalaisessa 30-v kenttäkokeessa oljen poisto ei pienentänyt hiilivarastoa (Singh et al. 2015) • 23 kenttäkokeen yhteenvedossa Powlson et al. (2011) havaitsi merkitsevän eron vain 5 kokeen kohdalla • Miksi? – Oljen poisto ei ole täydellinen – Esimerkiksi lierot voivat kuljettaa olkea tehokkaasti maan sisään ennen kuin korjuu tapahtuu – Maanpäällisen tähteen merkitys hiilivarastolle on kaiken kaikkiaan pienempi kuin juurien Results of straw retention vs. removal (Powlson et al. 2011) Number of sites Range (% change) Significant increase 6 1.8-7.8 Non-significant increase 15 1.6-37.5 Decrease 2 -0.9--3.7 30 24.1.2018 © Luonnonvarakeskus Luomupelloilla hiilivarasto voi lisääntyä • 71 eurooppalaisen tutkimuksen yhteenveto (Tuomisto et al. 2012) 31 24.1.2018 © Luonnonvarakeskus Fig. 7. Relative difference between no-tillage (NT) and full inversion tillage (FIT) in SOC stocks at 0–5 cm soil depth versus mean annual precipitation. Blue circles: results of Blanco-Moure et al., 2013 in five sites in Aragon (Spain) after 9–20 years; red t... Bassem Dimassi, Bruno Mary, Richard Wylleman, Jérôme Labreuche, Daniel Couture, François Piraux, Jean-Pierre Cohan Long-term effect of contrasted tillage and crop management on soil carbon dynamics during 41 years Agriculture, Ecosystems & Environment, Volume 188, 2014, 134–146 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2014.02.014 Miksi kuivissa ilmastoissa usein hiilivarasto nousee tehokkaammin? Hajotus pysähtyy osaksi vuotta. © Luonnonvarakeskus Jäätymis-sulamissyklit hajottavat maan muruja Fig. 2. Relationship between normalized soil mean weight diameter (MWD) and number of freeze–thaw cycles (C) for a loam (▾), sandy loam (○) and fine sandy loam (•), where the sum of the fitted parameters for the breakdown (A) and the minimum (B) equals 100. Edwards et al. 2013. Published in Can. J. Soil. Sci. 93:459-472. DOI: 10.4141/cjss2012-059 © Canadian Science Publishing or its licensors. © Éditions Sciences Canada ou ses concédants de licence. © Luonnonvarakeskus Korkea alkupitoisuus rajoittaa hiilen sitoutumista • Kanadassa hiilen sitoutumista havaittiin suorakylvökäsittelyissä yleensä vain jos pintakerroksen hiilipitoisuus oli <45 t/ha (Vandenbygaart et al. 2003) • Suomessa >45 t C/ha on tavallinen pitoisuus 34 24.1.2018 © Luonnonvarakeskus Turvemaiden globaali merkitys • Peittävät 3 % maa-alasta • Varastoivat 30 % maaperän hiilestä • Tuottavat 6 % hiilidioksidipäästöistä • 10-20 % on ojitettu (maa/metsätalous) • Maatalousperäisiä turvemaiden kasvihuonekaasupäästöjä tulee eniten Indonesiasta, Venäjältä ja Kiinasta • Raivauspainetta aiheuttavat eniten maatalous ja bioenergian tuotanto • Raivattujen turvemaiden hiilidioksidipäästöt nousivat 20 % 1990-2008 • Kaakkois-Aasiassa raivaus etenee 1 % vuosivauhtia 35 24.1.2018 © Luonnonvarakeskus Viljelyn vaikutukset turpeessa •Ojitus •Lannoitus •Kalkitus •Muokkaus Viljelytoimet •Turpeen hajotus ↑ •Turpeen ominaisuudet muuttuvat Mikrobi- toiminta kiihtyy •Vesistöpäästöt •Kaasupäästöt Ympäristö- vaikutukset 36 Viljely voimistaa turpeen hajotusta (eloperäisen aineksen mineralisaatiota) • nitraatin huuhtoutuminen 3- kertaista kivennäismaihin verrattuna • fosforia huuhtoutuu yhtä paljon kuin kivennäismaista mutta enemmän liukoisessa muodossa • suuret kaasumaiset päästöt 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Turve, monivuotinen kasvi Turve, yksivuotinen kasvi Kivennäismaa t C O 2 -e k v ./ h a Pellonraivauksen kasvihuonekaasupäästöt N2O CO2 © Luonnonvarakeskus Turvepeltojen pinta-alan kehitys • Pinta-ala on noussut 40 000 ha vuodesta 2000. Tämä on lisännyt maatalousmaiden kasvihuonekaasupäästöjä 1 milj. tonnia (1,5 % Suomen kokonaispäästöistä) • 10% peltoalasta eli 250 000 ha turvepeltoja tuottaa: – CO2: 40% maankäyttösektorin päästöistä (LULUCF) – N2O: 22% Maatalous-raportointikategorian päästöistä – 9-11% Suomen kokonaispäästöistä 37 24.1.2018 © Luonnonvarakeskus Pohjavesi maan pinnasta cm 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-120 P ä ä s tö s u h te e s s a m a k s im iin % -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 CH4 N2O CO2 CH4 N2O CO2 a b Pohjavesi maan pinnasta cm P ä ä s tö s u h te e s s a m a k s im iin % Päästöjen hillintäkeinoja turvemailla • Pinta-alan pienentäminen – Uuden raivauksen välttäminen – Metsitys-> kokonaispäästö pienenee, mutta pelto ei muutu hiilinieluksi (Turvetutkimusohjelman loppuraportti, www.mmm.fi) – Ennallistaminen: pitkälle maatuneen turpeen vettäminen saattaa aiheuttaa isot vesistövaikutukset. Pelto on kuitenkin mahdollista muuttaa hiilinieluksi. • Viljelymenetelmien valinta: – Nurmen osuuden lisääminen – Pohjaveden nosto (säätösalaojitus/kosteikkoviljely) – Suorakylvö?, aluskasvit Renger et al. 2002 Regina et al. 2004 (modified) 0 10 20 30 40 Yksivuotinen viljelykasvi Nurmi Hylätty pelto/ruokohelpi Säätösalaojitus Metsitys Kosteikkoviljely Päästöt (CO2 ja N2O) maaperästä eri maankäyttövaihtoehdoissa (kasvihuonekaasuinventaarion menetelmillä) CO2e t/ha Ennallistamisen kerroin, ei välttämättä oikea kosteikkoviljelylle Viljelemättä jättäminen ei ole hyvä vaihtoehto http://www.mmm.fi/ © Luonnonvarakeskus Maaseutuohjelman vaikutus maaperän hiilivarastoihin • Maaseutuohjelman vaikutuksia arvioidaan indikaattorien perusteella • Maaperän hiilivaraston kehitys on yksi indikaattori • Toimen teho riippuu sen suosiosta ja hehtaarikohtaisesta vaikutuksesta • Ensimmäinen arvio ympäristökorvauksen toimien tehosta 2015-16 on valmistunut • Parempia arvioita tulee, kun lähtötiedot paranevat 39 24.1.2018 © Luonnonvarakeskus Ympäristökorva- uksen toimet, joilla vaikutusta hiilivarastoihin Päästö- vähennys 2015 kt CO2/ha/v % viljelys- maiden raportoiduista päästöistä Huomioita Monivuotiset nurmet turvemaalla 99.7 1.5 Menetelmä raportointiin olemassa Kerääjäkasvit 295 4.4 Vaikutus on yllättävän suuri. Kasvuston koko ratkaisee. Ravinteiden ja orgaanisten aineiden kierrätys 12.5 0.2 Parempi arvio on tekeillä hankkeessa Kate puutarhakasveilla 0.82 0.01 Pinta-ala ei tule olemaan iso, joten vaikutus jää vähäiseksi Valumavesien hallinta 13.9 0.2 Vaikutus on arvioitu olettaen, että pohjaveden pintaa olisi pidetty 30 cm © Luonnonvarakeskus Miten hiilivarastojen väheneminen pysäytetään Suomessa? 41 24.1.2018 Viljelykierrot Turvepeltojen uudet strategiat Aluskasvit Peltojen erojen huomioon ottaminen Maanparannus Lantaa kasvitiloille X kk vihreää? Kansainvälinen paine Tehokas tukipolitiikka Kuluttajien valinnat Tiedonvälitys Maan kasvukunnosta huolestuminen 3 kk vihreää Suomessa hiilivaraston kannalta suurimmat ongelmat ovat turvepellot ja lyhyt kasvukausi  kasvipeitteisyys ja tehostetut strategiat turvepelloille ovat olennaisia Tammi Helmi Maalis Huhti Touko Kesä Heinä Elo Syys Loka Marras Joulu Tammi Helmi Maalis Huhti Touko Kesä Heinä Elo Syys Loka Marras Joulu © Luonnonvarakeskus Kiitos! 24.1.2018 42