Luomuviljely vähensi typpikuormitusta vesiin pitkäaikaisessa kenttäkokeessa

Luomuviljely vähensi vesistöjen typpikuormitusta verrattuna tavanomaiseen viljelyyn. Luken monivuotisessa kokeessa kuormitus väheni sekä pinta-alaa että tuotettua satoa kohti. Viljelykierron sisältämällä nurmella oli suuri vaikutus kuormitukseen ja satoon.

Eila turtola Tohol 2000_3

Tutkimusmestari Marja-Liisa Westerlund otti maanäytteitä kyllästetyn maan vedenjohtavuusmittauksia varten kesällä 2000. Kuva: Eila Turtola

Luomuviljelyn ja tavanomaisen tuotannon vesistökuormituksia alettiin tutkia Toholammin huuhtoutumiskentällä vuonna 1997. Keski-Pohjanmaalla sijaitsevalle hietamaan kentälle perustettiin neljä 4-vuotista kotieläintilan viljelykiertoa: kolme luomua ja yksi tavanomainen. Vuonna 2001 lopetettiin kaksi viljelykiertoa, ja niiden tilalle perustettiin luomukasvinviljelytilan ja tavanomaisen viljelyn kierrot. Perustamisensa jälkeen ne ovat jatkuneet lähes muuttumattomina.

Kaikkia viljelykiertoja viljeltiin neljällä ruudulla, joiden paikat kentällä oli satunnaistettu lohkoittain. Salaoja- ja pintavalunnan määrä mitattiin erikseen ja valuntapainotteisista vesinäytteistä analysoitiin kokonais-, nitraatti- ja ammoniumtyppipitoisuudet. Sadon määrä mitattiin ja sen typpipitoisuus määritettiin.

Myöhään syksyllä maasta otettiin 60 cm:n syvyyteen asti näytteet, joista analysoitiin epäorgaanisen eli liukoisen typen pitoisuus.

Suurimmat erot lannoituksessa

Vertailtavien viljelykiertojen kasvit (Taulukko 1) ja muokkaukset pidettiin mahdollisimman samanlaisina; suurimmat erot viljelykiertojen välillä olivat lannoituksessa (Taulukko 2).

Luomu-kasvinviljelytilan oletettiin toimivan yhteistyössä kotieläintilan kanssa, jolle se tuotti nurmirehua ja sai lannoitukseen karjanlantaa. Lisäksi se hyödynsi apilapitoisen seosnurmen biologista typensidontaa. Tavanomaisen kasvinviljelytilan viljelykiertoa lannoitettiin väkilannoitteilla ympäristötuen ehtojen mukaan.

Kotieläintilan luomuviljelykierto suunniteltiin omavaraiseksi typen suhteen. Karjanlannan typpeä sille annettiin vastaava määrä, kuin mitä viljelykierron tuottamalla sadolla ylläpidetyt lypsylehmät olisivat laskennallisesti tuottaneet. Lisäksi kierto hyödynsi apilan ja virnan biologista typensidontaa.

Tavanomaisen kotieläintilan viljelykierto käytti lannoitukseen karjanlantaa, ja sitä täydennettiin väkilannoituksella ympäristötuen ehtojen sallimissa rajoissa.

lemola_taulukko1

Taulukko 1. Nelivuotisen viljelykierron kasvit Toholammin kentällä. *Nurmiseos = luomussa puna-apilan ja timotein seos, tavanomaisessa timotein ja nurminadan seos

Luomun typpikuormitus oli pienempi

Viljelykiertojen typpikuormitus oli varsin maltillisella tasolla verrattuna Suomen kuormitusarvioon 15 kg/ha.

Keväiden 2001 ja 2013 välisenä aikana luomukasvitilan kierrosta huuhtoutui keskimäärin 8,1 kg/ha typpeä vuotta kohti, kun vastaavasta tavanomaisesta viljelykierrosta huuhtoutui 12,2 kg/ha. Myös kotieläintilojen viljelykierroissa luomun typpikuormitus oli tavanomaista vähäisempää koko 16-vuotisen seurantajakson ajan. (Taulukko 2)

Kasvitilan kuormitus vaihteli paljon vuosittain

Kasvitilan typpikuormituksessa vuosittaista vaihtelua oli runsaasti. Luomun typpikuormitus vaihteli 1,3–16,4 kg/ha välillä, kun tavanomaisessa kasvitilan kierrossa kuormitus vaihteli 1,0–27,1 kg/ha välillä.

Vuosittaisvaihtelun suurin selittävä tekijä oli sateisuus ja sen aiheuttama salaojavalunta, jonka kautta tapahtui 83 % typpikuormituksesta. Viljelykiertojen välillä ei kuitenkaan ollut eroa valunnan määrässä tai sen suuntautumisessa salaoja- tai pintavalunnaksi. Tästä syystä viljelykiertojen väliset erot selittyivät suurelta osin maassa olevan, huuhtoutumiselle alttiin liukoisen typen määrällä.

Huuhtoutumisen kannalta kasvitilojen viljelykiertojen kriittisimmät ajankohdat liittyivät usein rukiin perustamis- ja viljelyvuoteen, jolloin liukoisen typen määrä maassa myöhään syksyllä saattoi jäädä korkeaksi.

Kotieläintila kuormitti vähemmän kuin kasvitila

Kotieläintilan kiertojen kuormitus oli vähäisempää kuin vastaavissa kasvitilan kierroissa, mikä osittain selittyy nurmen viljelyllä.

Myöhään syksyllä ja aikaisin keväällä typpeä ottava nurmi piti maan typpipitoisuuden alhaisena ja typpihuuhtoumat kurissa. Maan liukoisen typen pitoisuus kasvoi nurmen kynnön jälkeen, mikä lisäsi typen huuhtoutumista, jos salaojavaluntaa muodostui runsaasti.

Luomu kuormitti vähemmän myös satokiloa kohden

Luomuviljely vähensi typpikuormitusta kasvinviljely- ja kotieläintilan viljelykierroissa myös tuotettua kuiva-aine- ja valkuaissatoa kohti.

Kasvinviljelykiertojen viljasadot jäivät luomussa selvästi tavanomaisen viljelykierron satoja pienemmiksi (-37 %), mutta yksi nurmivuosi paransi kokonaissadontuotantoa oleellisesti. Nurmen kuiva-ainesadot olivat kotieläintilan luomukierrossa 7 400 kg/ha ja tavanomaisessa verrokissa 8 500 kg/ha. Nurmen kuiva-ainesadot olivat selvästi korkeammat kuin alueen tilastosadot. (Taulukko 2)

lemola_taulukko2

Taulukko 2. Keskimääräinen lannoitus, kuiva-aine- ja valkuaissato sekä typpikuormitus (kg/ha) vuotta kohti laskettuna.

Vihantakauran ja virnan seoskasvusto tuotti runsaan sadon, ja se oli aina tavanomaisen kotieläintuotannon kokoviljasäilörehusatoa suurempi.

Nurmen viljely pienentää typpikuormitusta ja suurentaa satoa

Viljelykiertojen aiheuttamat muutokset maassa ja sen toiminnoissa tapahtuvat hitaasti, minkä vuoksi pitkäaikaiset tutkimukset ovat välttämättömiä luotettavien tulosten aikaansaamiseksi. Tämä tutkimus osoitti, että luomuviljelyllä voidaan vähentää typpikuormitusta viljellyn pinta-alan lisäksi myös tuotettua satoa kohti, mutta se edellyttää viljelyn onnistumista ja kohtuullisen hyviä satoja.

Nurmen viljelyllä oli tutkimuksessa suuri vaikutus typpikuormitukseen ja sadon tuotantoon. Erityisesti luomukasvitilan viljelykierron sadontuotanto hyötyi nurmiviljelystä ja lannasta.

Tilojen yhteistyö olisikin tärkeää viljelykiertojen toteuttamiseksi ja lannan käytön tehostamiseksi. Viljelykierroissa rukiin viljely ja nurmen lopettaminen olivat riskikohtia kuormituksen kannalta ja näiltä osin kierrot vaativat kehittämistä.

Teksti: Riitta Lemola, Luonnonvarakeskus
Kirjoittaja työskentelee vanhempana tutkijana Lukessa ja tutkii viljelymenetelmien vaikutusta maatalouden ravinnekuormitukseen.

Artikkeli on ilmestynyt aiemmin Luomulehdessä 2/2016.