Fosforin käyttökelpoisuuden parantaminen ja päästöjen vähentäminen parantamalla maan kasvukuntoa – kokemuksia 24 tutkimuslohkolta

Terve ekosysteemi voi säilyttää fosforia kasveille käyttökelpoisessa muodossa. Maan kasvukunto koostuu fysikaalisista, kemiallisista ja biologisista osatekijöistä. OSMO-hankkeen tuloksia  esiteltiin kolmannessa eurooppalaisessa fosforikongressissa Helsingissä ( 3rd European Sustainable Phosphorus Conference 2018 (ESPC3)). Seuraavassa posterin lyhennelmä suomeksi.
.

Ydinasiat:

  • Maan fosforipitoisuus voi vaihdella suuresti
  • Fosforin käyttökelpoisuus kasveille ja huuhtoutumisriskit voivat vaihdella suuresti
  • Pelkkä maan fosforipitoisuuden määritys ei ilmaise hävikkiriskin suuruutta
  • Fosforin kyllästysaste kertoo fosforin käyttökelpoisuuden kasveille ja huuhtoutumispotentiaalin
  • Maan rakenne ja biologinen kunto vaikuttavat suuresti kasvien fosforin ottoon ja huuhtoutumiseen
  • Maan kasvukunnon parantaminen parantaa kasvien fosforin ottoa ja vähentää huuhtoutumista

Fosforin käyttökelpoisuus kasveille ja sen vesistöjä saastuttavaa riskiä on yleensä tutkittu määrittämällä maan fosforipitoisuus kasvien juurieritteitä muistuttavilla uuttonesteillä. Käytössä on useita erilaisia uuttomenetelmiä, eikä eri menetelmien paremmuudesta ole yksimielisyyttä. Lisäksi eräissä tutkimuksissa on korostettu fosforin kyllästysasteen tärkeyttä (fosforin suhde alumiiniin ja rautaan), joka olisi käyttökelpoisempi menetelmä sekä kasvien fosforinsaannin että huuhtoutumisriskien kannalta.

Fosforin käyttökelpoisuus monen tekijän yhteisvaikutuksen tulos
Fosforin käyttökelpoisuus kasveille riippuvat myös muista tekijöistä: maan laadusta ja kasvukunnosta. OSMO-hankkeessa tutkittiin monipuolisesti 24 tutkimuslohkoa käytännön viljelmillä vv 2015-2018 tavoitteena tunnistaa ne tekijät, jotka vaikuttavat fosforin huuhtoutumisriskeihin ja käyttökelpoisuuteen kasveille.

Lohkojen maalajit vaihtelivat (savi, hieta ja turve), samoin viljelyhistoria. Lohkoilta määritettiin fosforipitoisuudet käyttäen ammoniumasetaatti- (perustutkimus), Mehlich 3-, H2A- (Haney), suolahappoa (ravinnereservit) ja vesiuuttoa. Kasvien fosforin otto ja useita maan ominaisuuksia määritettiin (mm. murukestävyys, veden imeytyminen, mikrobihengitys, maan rakenne, juuriston kasvusyvyys). Tutkituilla lohkoilla maan kasvukuntotekijät erosivat toisistaan enemmän kuin niiden fosforipitoisuudet. Siksi on  mahdollista parantaa kasvien fosforin saantia, kun maan kasvukuntoa parannetaan.

Fosforin kyllästysaste ottaa huomioon kasvit ja vesistöt
Maan fosforipitoisuutta on perinteisesti tarkasteltu kemialliselta kannalta. Kasvien ravitsemuksen kannalta fosforipitoisuuksien tulisi olla riittävän korkeita varmistamaan hyvä fosforin otto. Ympäristön kannalta fosforipitoisuuksien tulisi olla riittävän alhaisia estämään merkittävät hävikit. Fosforin kyllästysastetta on esitetty sopivaksi menetelmäksi tarkastella edellisiä. Tämä menetelmä ei kuitenkaan ota huomioon muita tekijöitä, jotka vaikuttavat päästöihin, kuten maan rakenne, murukestävyys ja maaekosysteemin yleinen terveys.

 

Kuva 1. Fosforin kyllästysastetta (P suhde alumiiniin ja rautaan) on pidetty käyttökelpoisena menetelmänä mitata fosforin käyttökelpoisuutta ja huuhtoutumisriskiä. Tämä menetelmä ei ota huomioon maan fysikaalisia ja biologisia ominaisuuksia. Tulokset perustuvat 24 tutkimuslohkon tietoihin. Fosforin kyllästysaste määritetty H3A-uutolla.

 

 

 

Kuva 2. Tutkimuslohkojen (n=24) fosforivarannot määritettynä viidellä eri menetelmällä.  Vahvempi uuttoneste liuotti huomattavan suuria määriä fosforia. Näiden fosforivarantojen käyttökelpoisuus kasveille riippuu maan kasvukunnosta. Helppoliukoisen ja varastofosforin pitoisuuksien välinen yhteys ei ole aina suoraviivaista.

 

 

Suurten huuhtoutumisriskien lohkot esiin
Neljällä tutkimuslohkolla fosforin huuhtoutumisriski on erityisen suuri, koska fosforin kyllästysaste on korkea ja murukestävyys heikko. Jotta näiden lohkojen päästöjä voidaan vähentää, voidaan valita kaksi erilaista strategiaa: fosforin määrää vähennetään fosforin kyllästysasteen pienentämiseksi tai parannetaan murukestävyyttä maan vedenkierron parantamiseksi ja eroosion vähentämiseksi. Koska fosforia on varastoitunut maahan suuria määriä, fosforipitoisuuden vähentäminen kestää pitkään. Murukestävyyttä voidaan parantaa nopeammin kalkituksella, alus- ja kerääjäkasveilla ja lisäämällä eloperäistä ainetta, mikä parantaa myös maan kasvukuntoa ja satoja.

 

Kuva 3. Tutkimuslohkoilla (n=24) eroja oli fosforin kyllästysasteessa ja murukestävyydessä. Osalla lohkoista huuhtoutumisriski oli suuri johtuen heikosta murukestävyydestä ja korkeasta fosforin kyllästysasteesta.

 

 

 

 

Maan rakenne tärkeä fosforin käyttökelpoisuuden ja hävikkien kannalta
Murukestävyyden lisäksi maan rakenne on hyvä kasvukunnon  ja päästöriskien mittari. Maan rakenteen visuaalisella arvioinnilla saadaan rakenne-erot selville. Huonorakenteisessa maassa vesi virtaa pintavirtailuna tai valuu pois maasta suurten halkeamien kautta. Hyvärakenteisessa maassa veden imeytyminen  ja varastoituminen on suurta, vesi jää kasvien käyttöön ja fosfori ehtii reagoida maan raudan ja alumiinin kanssa.

 

 

Kuva 4. Maan rakenne vaikuttaa juurten kasvusyvyyteen, fosforin käyttökelpoisuuteen kasveille, maan veden virtaluun ja varastoitumiseen sekä eroosioon.

Maan fosforin hallinta on enemmän kuin vain pitoisuuksia.

 

 

 

Kirjoittajat: Tuomas J. Mattila, Jukka Rajala, Helsingin yliopisto Ruralia Instituutti

Lue koko englanninkielinen posteri pdf-muodossa:
Improving P availability and reducing emissions through soil health – experiences from 24 test fieldsMattila ja Rajala 11 06 2018