Peltojen multavuuden eli hiilen vähenemistä pidetään suurena ongelmana, ja korjaustoimenpiteitä hiilipitoisuuden kasvattamiseen etsitään myös Suomessa.

Viljelijöitä kehotetaan lisäämään peltojensa multavuutta hiiliviljelyn avulla.

Suomessa on Euroopan multavimmat pellot, joten mihin käsitys hiilen vähenemisestä oikein perustuu? Viljavuusnäytteiden mukaan viljelijät ovat nimittäin hiiliviljelleet suurimman osan pelloistaan multavasta luokasta runsasmultaiseen.

Puheet mullan loppumisesta herättävät viljelijöissä syystäkin kummastusta, koska he eivät havaitse hiilen häviämistä omilla pelloillaan, päinvastoin.

Keskisadot ovat kasvaneet, eikä mikään viittaa hedelmällisen maaperän katoon saati oikeuta maailmanlopun uhkapuheisiin.

Mikä hiiliseuranta?

Suomalaisten peltojen hiilipitoisuuden lasku on todettu Luonnonvarakeskus Luken tutkijoiden toimesta noin 600 tutkimuspellolla.

Näiden peltojen pintakerroksen hiilipitoisuus mitattiin ensimmäisen kerran vuonna 1974, ja sen jälkeen noin 10 vuoden välein.

Ongelmallisen tästä tutkimusaineistosta tekee se, ettei näytealoja alunperin sijoitettu satunnaisesti. Tutkimukseen otettiin pelkkiä timoteipeltoja.

Tutkimuksen alkuperäinen tarkoitus ei ollut seurata hiilipitoisuutta vaan viljavuusarvojen, pH:n ja raskasmetallien määrän muutoksia sekä viljelymaassa että timoteikasvustossa.

Tutkijat ottivat näytteitä samoilta pelloilta aarin kokoiselta alueelta 1974, 1987, 1998, 2009 ja 2018 ja saivat rahoitusta tähän kulloinkin tärkeinä pidettyjen seikkojen mukaan. 1970-luvulla huolena oli happamoituminen ja raskasmetallit, sittemmin tulivat ravinnepäästöt ja lopulta hiilipitoisuus.

Tutkimusta nimitetään ”Peltomaiden kemiallisen tilan valtakunnalliseksi seurannaksi” eli Valse-tutkimukseksi.

Pitkäaikaisseurannat ovat arvokkaita ja suorastaan välttämättömiä hitaiden muutosten osoittamiseen. Hiilen määrän seurantaan ei ollut käytettävissä satunnaistettua aineistoa, mutta hyvä kun oli edes tämä.

Valse-aineiston vahvuus on siinä, että se on valtakunnallinen, nykyisin varsin edustava ja analyysit on tehty vuodesta 1987 lähtien samalla tavalla.

Vuonna 1974 maan hiilipitoisuus mitattiin eri menetelmällä kuin muina seurantakertoina.

Sen vuoksi vuotta 1974 ei ole käytetty Valse-tutkimuksessa hiilipitoisuuden muutoksen tilastollisessa analyysissä, kertoo pitkäikaiseurannan kahden viimeisen kierroksen käytännön järjestämisestä vastannut erikoistutkija Visa Nuutinen Lukelta.

Tällä kierroksella Valse-tutkimuksen erityisenä tutkimuskohteena onkin peltomaiden hiilipitoisuus ja sen pitkäaikaismuutos.

Alustavien tulosten mukaan hiilen määrä peltomaissa on vähentynyt edelleen vuoden 2018 näytteissä.

Hiili ja ilmasto aiheeksi 2009

Hiilipitoisuuden aleneminen havaittiin verrattaessa muutosta vuosien 1987 ja 1998 välillä.

Hiilen määrän tarkempi tutkimus tuli mukaan vuoden 2009 näytteenotossa ja siitä vastasivat tutkija Jaakko Heikkinen ja tutkimusprofessori Kristiina Regina Lukelta.

Ilmastonäkökulma hiilipitoisuuteen on suhteellisen uusi ja tuonut uuden näkökulman maaperän muutoksen seuraamiseen, Nuutinen sanoo.

Hiilipitoisuuden vähenemisestä julkaistiin vertaisarvioitu tieteellinen artikkeli vuonna 2013 Global Change Biology -lehdessä. Sen mukaan kivennäismaiden pintamaasta häviää hiiltä vuodessa keskimäärin 220 kiloa hehtaarilta.

Tutkimusartikkelissa myönnettiin, että alkuaineistossa on ongelmallisuuksia, koska näytealojen alkuperäinen sijoittaminen ei tapahtunut täysin satunnaisesti ja ennen gps-aikaa näytteenoton toteuttaminen tarkasti samalla kohtaa peltoa oli haastavaa.

Näytepaikkoja oli ensimmäisellä kerralla yli 2 000, mutta määrä supistui 611:een vuoteen 2009 mennessä.

Myös viljelykasvi vaihtui timoteista pääasiassa kevätviljoihin. Pohjoisen ja idän näytepaikoissa oli yhä 2009 nurmipeltoja, mutta lännessä ja etelässä nurmien osuus oli pienentynyt.Viljojen ja nurmien osuudet vastasivat keskimääräistä tilannetta suomalaisilla pelloilla.

Tutkijat pohtivatkin tulosten analysoinnissa, että tämä voi vaikuttaa hiilimäärän laskuun, sillä nurmipelloissa on enemmän hiiltä kuin kevätviljapelloissa.

Vuoden 2018 otannassa oli 630 näytepistettä, joista 480 oli vanhoista paikoista, kertoo Visa Nuutinen.

”Pohdimme tilastotieteilijöiden kanssa pitkään otantaa, kuinka aineistosta voisi tehdä luotettavamman. Siksi otimme mukaan 150 uutta, satunnaistettua näytepaikkaa. Niissä tehdyistä havainnoista on todennäköisesti apua kun arvioidaan alkuperäisen näytealaverkon ei-satunnaisuudesta tuloksiin mahdollisesti aiheutunutta harhaa.”

Tälläkin aineistolla hiilen määrä jatkoi vähenemistään entiseen malliin. Tulosten luotettavuutta ei voi kiistää, vaan on selvää, että tutkittavien pisteiden hiilimäärä on vähentynyt.

Viljavuuspalvelun aineisto kertoo toista tarinaa

Viljavuustutkimusaineistoa katsellessa saa kuitenkin hyvin erilaisen kuvan suomalaisten peltojen hiilipitoisuuden kehityksestä.

Kivennäismaiden multavuudet ovat kasvaneet trendinomaisesti. Multavuusluokat määräytyvät orgaanisen aineksen pitoisuuden mukaan. Hiilipitoisuuden voi laskea kertomalla orgaanisen aineksen määrän 0,58:lla.

Aineistojen välinen eroavaisuus on ollut tutkijoilla tiedossa. Professori Markku Yli-Halla vertasi viljavuustutkimusaineistoa Valse-seurannassa saatuihin tuloksiin yhdessä Jaakko Heikkisen ja Eurofins Viljavuuspalvelun asiantuntijan Venla Jokelan kanssa Maaperätieteiden päivillä 2017.

Eurofins Viljavuuspalvelun aineiston mukaan vielä 1980-luvulla suurin osa kivennäismaista kuului luokkaan multava. 2000-luvulle tultaessa suurin osa pelloista onkin jo runsasmultaisia.

Valse-seurannassa hiilipitoisuus määritetään kuivapolttolaitteella, mutta jos tulokset muutetaan multavuusluokkiin, suurin osa Valse-pisteistä kuuluu luokkaan multava. Valse-pelloilla vähämultaisten ja multavien maiden osuus on kasvanut, runsasmultaisten ja erittäin runsasmultaisten vähentynyt.

Eurofins Viljavuuspalvelun aineisto on erittäin kattava, sillä jokaisesta ympäristökorvauksen piirissä olevasta pellosta on pitänyt ottaa vuodesta 1995 lähtien viljavuusnäyte, jossa määritetään myös multavuus.

Alkuun Eurofins Viljavuuspalvelu oli Suomen ainoa viljavuustutkimuksia tekevä laboratorio, mutta 2000-luvulla alalle tuli muitakin toimijoita.

Viljavuusanalyysin multavuusmääritys on aistinvarainen, eli sen luotettavuus ei vastaa hehkutuskevennyksellä tehtävää hiilipitoisuuden mittausta.

Menetelmä on kuitenkin akkreditoitu Eurofins Viljavuuspalvelussa, ja tulosten paikkansapitävyys todetaan kuukausittain hehkutuskevennyksen avulla, kertoo Venla Jokela.

Suurin osa maanäytteistä on viljelijöiden itsensä ottamia, joten näytteenottotavassa voi myös olla puutteita.

Ympäristökorvauksen typpilannoituksen enimmäistaso määräytyy multavuuden perusteella, joten jos joku pyrkii huijaamaan, tavoitteena on saada todellisuutta pienempi multavuusluokka.

Toisaalta, jos viljelijät ottavat näytteen lapiolla, niin silloin mukaan tulee suhteessa eniten multavaa pintamaata. Kairalla otettu näyte olisi tasaisempi.

Tutkijat pohtivat syitä Valse-seurannan ja viljavuusanalyysiaineiston eroihin, mutta eivät keksineet selitystä.

Yksi mahdollisuus on, että viljavuusnäytteissä havaittu kivennäismaiden multavuuden kasvu johtuu siitä, että multamaat menettävät humustaan ja siirtyvät kivennäismaiden luokkaan erittäin runsasmultaisiksi pelloiksi.

Markku Yli-Halla myöntää, että näin varmaan jonkin verran tapahtuukin, mutta viljavuusnäytteiden multavuusaineistossa on piirteitä, jotka eivät tue tätä selitystä.

”Ensinnäkään, erittäin runsasmultaisten kivennäismaiden osuus ei ole kasvanut. Multamaista ei siis ole tapahtunt merkittävää vuotoa tähän ryhmään. Vielä vakuuttavampi peruste on se, että vähämultaisten maiden osuus on pysynyt kaiken aikaa hyvin pienenä, ja multavien maiden osuus on selvästi pienentynyt.”

Jos peltojemme humuspitoisuudet olisivat merkittävässä laskusuunnassa, kehityksen luulisi näkyvän nimenomaan multavien ja vähämultaisten maiden osuuden kasvuna, Yli-Halla pohtii.

Nyt ainoastaan runsasmultaisten maiden osuus on kasvanut, kun multavat maat ovat siirtyneet runsasmultaiseen luokkaan. ”Aineistojen ero on yllättävä ja vaatii lisäselvityksiä”, oli lopputulema Maaperätieteenpäivien tiivistelmässä.

Hiilipitoisuus noussut Ruotsissakin

Vaikka useissa Euroopan maissa on raportoitu Suomen tapaan peltojen hiilipitoisuuden laskua, poikkeuksiakin on.

Ruotsissa peltojen hiilipitoisuus on noussut. Maaperätutkijat julkaisivat vuonna 2015 artikkelin Biogeosciences-lehdessä, jonka mukaan suurimmassa osassa Ruotsia multavuus on kasvanut viimeisten vuosikymmenten aikana.

Syytä tähän haettiin niinkin erikoisesta tekijästä kuin Ruotsin kasvaneesta hevospopulaatiosta. Tutkijat ihmettelivät, miksi multavuus kasvaa Ruotsissa, muttei naapurimaissa, vaikka viljelymenetelmät ovat pitkällekin samat.

Kevytmuokkaus ja suorakylvö ovat yleistyneet kaikissa Euroopan maissa, samoin syysviljojen viljely. Sadot ovat suurentuneet ja voimakkaita muokkauksia pyritään välttämään. Kasvipeitteisyysvaatimukset ovat lisääntyneet. Nämä kaikki tekijät edesauttavat multavuuden kasvua.

Toinen maa, jossa multavuus on lisääntynyt, on Hollanti. Asia havaittiin, kun tutkijat kävivät läpi maan suurimman viljavuustutkimuslaboratorion aineiston vuosilta 1984–2004. Tulokset julkaistiin Geoderma-lehdessä vuonna 2009.

Hiilen vähenemistä tutkittiin 1960–1991

Suomessa toteutettiin pitkäaikaiskoe, jossa tutkittiin miten eri viljelytoimenpiteet vaikuttavat hiilen määrään pellossa.

Tutkija Raimo Erviön ”Viljelymaan humuspitoisuuden muuttuminen ja siihen vaikuttaminen” on MTT:n tiedote 11/95 ja se löytyy digitaalisena internetistä. Se on tutustumisen arvoinen raportti.

Kokeessa seurattiin 15 kivennäismaalla muokkauskerroksen hiilipitoisuuden muutosta. Maanäytteet otettiin vuosina 1960, 1981 ja 1991 ja hiilipitoisuus määritettiin kuivapolttomenetelmän avulla.

Kolmentoista koealan muokkauskerroksen hiilipitoisuus alentui 30 vuoden aikana, kahdella pysyi ennallaan tai kasvoi.

Tulosten tarkastelussa päädyttiin siihen, että kyntösyvyyden kasvaminen seuranta-aikana keskimäärin noin kaksi senttimetriä selitti noin 30 prosenttia hiilipitoisuuden alenemasta.

Muu osa oli hiilen vapautumista hiilidioksidina tai huuhtoutumista humusaineina. Runsas karjanlannan käyttö vähensi humuskatoa ja avokesanto kulutti humusta enemmän kuin viljanviljely.

Suurin hiilen hävikki oli Puutarhantutkimuslaitoksen koepaikalla, jota avokesannoitiin kokeen aikana 15 kertaa. Hämeen tutkimusasemalla hiilipitoisuus nousi, tosin se ei ollut tilastollisesti merkitsevää.

Lisätutkimuksia tarvitaan

Vaatimukset peltojen hiilipitoisuuden lisäämiseksi tuntuvat vähintäänkin kummallisilta, jos viljelijöiden omissa viljavuusnäytteissä pellot ovat jo runsasmultaisia.

Jos nykyisillä ympäristötoimenpiteiden säännöillä hiiltä kertyy peltomaahan, onko mielekästä ryhtyä muuttamaan nykyisiä, ilmeisesti varsin hyviä viljelykäytäntöjä?

Ainakin viljavuustutkimusaineisto olisi syytä kahlata tilastonikkarien kanssa tarkkaan läpi ja todeta nykytilanne, ennen kuin viljelijöiltä aletaan vaatia uusia temppuja.

Valse-tutkimuksen näytepaikkojen kuivapolton avulla saatuja hiilipitoisuuksia voisi verrata viljavuustutkimuksessa saatuihin multavuusluokkiin, ja katsoa ovatko tulokset yhdenmukaiset.

Ja jatkoa ajatellen viljavuustutkimuksessa olisi varmaankin syytä siirtyä hehkutushäviöllä tehtävään hiilipitoisuuden määritykseen aistinvaraisen sijasta, niin spekulaatioille ja syytöksille hiilipäästöistä ei jäisi enää tilaa.

Silloin jokainen viljelijä voisi esittää omat analyysituloksensa peltokohtaisesti ja todeta numeerisesti, onko hiilen määrä kasvanut vaiko vähentynyt.

Tämä on välttämätöntä myös silloin, jos hiilen sidonnasta ryhdytään maksamaan korvausta. ◻