Tutkimus: Peltojen hiilitase vaihtelee sääolosuhteiden mukaan – vaikutuksiin voidaan sopeutua viljelytoimilla

Nurmipellot ovat tärkeitä Suomen maatalousmaan hiilitaseen kannalta, sillä nurmea viljellään noin kolmanneksella peltopinta-alastamme. Nurmipeltojen hiilidioksidin päästöt ja sidonta vaikuttavat oleellisesti myös nurmirehun käyttöön perustuvien maito- ja lihatuotteiden ilmastovaikutuksiin.

Nurmipeltojen hiilitaseen parantamismahdollisuuksiin on suhtauduttu toiveikkaasti, vaikka tutkimustietoa on ollut vasta vähän. Uuden, ainutlaatuisen pitkäaikaisen tutkimuksen mukaan nurmipeltojen kasvihuonekaasujen päästöjä voidaan vähentää oikeilla viljelytoimenpiteillä ja kivennäismailla pellot on mahdollista saada toimimaan jopa hiilinieluina. 

“Tämä parantaisi Suomen peltojen hiilitasetta ja pienentäisi nurmeen perustuvien elintarvikkeiden hiilijalanjälkeä. Peltojen hiilitase riippuu kuitenkin myös sääolosuhteista, mikä aiheuttaa hiilitaseeseen vaihtelua vuodesta toiseen”, toteaa Ilmatieteen laitoksen tieteellinen johtaja Jari Liski.

Uudessa tutkimuksessa Qvidjassa Varsinais-Suomessa sijaitsevaa kivennäismaan nurmipeltoa käsiteltiin eri tavoin, ja sen hiilitasetta mitattiin jatkuvatoimisesti viiden vuoden ajan. Mittaukset yhdistettiin simulointimalliin viljelytoimenpiteiden ja sään vaikutusten analysoimiseksi. Tutkimus kuuluu uudistavaa maanviljelyä kehittävään Carbon Action -kokonaisuuteen.

Koko viiden vuoden tutkimusjaksolla pelto oli 0,1 tonnin hiilinielu hehtaaria kohti. Parhaimpana vuonna hiilinielu oli 0,6 tonnia, ja huonoimpana vuonna pelto oli 1,3 tonnin hiililähde ilmakehään.

“Luvut ovat merkittäviä verrattuna metsien hiilinieluun, joka on Suomessa noin 0,1 tonnia hehtaaria kohti vuodessa. Pellon vuosittainen yhteyttämistuotos oli myös samaa suuruusluokkaa kuin metsien. Hiilinielun vuosittainen vaihtelu johtui viljelytoimenpiteistä ja sääolosuhteista”, kertoo Hiilenkierto-ryhmän päällikkö Liisa Kulmala Ilmatieteen laitokselta.

Orgaaniset lannoitteet paransivat hiilitasetta

Orgaanisten lannoitteiden lisääminen peltoon oli tärkein hiilitasetta parantanut viljelytoimi. Sillä korvattiin nurmisadossa pellolta korjattua hiiltä ja kasvatettiin maaperän hiilivarastoa. Nurmen niittokorkeuden kasvattaminen ja lyhyet kiertolaidunnusjaksot, joissa eläimiä siirrettiin järjestelmällisesti laidunlohkolta seuraavalle, vaikuttivat hiilen sidontaan vain vähän ja lyhyen aikaa.

Sääolosuhteista kosteus vaikutti hiilitaseeseen lämpötilaa enemmän kasvukauden aikana. Kuivuus heikensi hiilitasetta hidastamalla nurmen kasvua ja toipumista niiton jälkeen. Nämä vaikutukset korostuivat ensimmäisenä mittausvuonna 2018, joka oli tutkimuspellolla kuivin vuosi vuodesta 1901 alkaneessa sääaikasarjassamme.

Nurmipeltojen sopeutumista ilmastonmuutoksen seurauksena yleistyviin kuiviin kesiin voitaisiin edesauttaa kasvattamalla maaperän hiilivarastoa ja parantamalla siten pellon vedenpidätyskykyä. Maaperän kasvukunnon ja hiilivaraston parantamiseen pyritään muun muassa uudistavalla viljelyllä.

Qvidjan pellolla tutkittiin myös muiden kasvihuonekaasujen vaihtoa maaperän, kasvien ja ilmakehän välillä, mutta niiden merkitys oli pieni kasvukauden aikana. Maaperässä metaania energialähteenään käyttävät bakteerit sitoivat ilmakehän metaania. Tämä paransi hiilensidonnan ilmastovaikutusta 1 %:lla. Typen kierrossa syntyi typpioksiduulipäästöjä, jotka vastaavasti huononsivat ilmastovaikutusta 10 %:lla.

Tulokset edistävät ruoantuotannon sopeutumista ilmastonmuutokseen

Tutkimuksen tulokset auttavat arvioimaan mahdollisuuksia hallita nurmipeltojen hiilitasetta muuttuvissa sää- ja ilmasto-olosuhteissa. Maaperän hiilivaraston kartuttamiskeinojen tutkimus edesauttaa ilmastonmuutoksen hillitsemistä ja ruoantuotannon sopeutumista ilmastonmuutokseen. Ilmatieteen laitoksen kehittämällä, mittauksia ja mallitusta yhdistävällä laskentajärjestelmällä hiilitasetta voidaan seurata ja ennustaa tavallisten maatilojen pelloilla.

Nurmipellon toiminta hiilen nieluna tai päästönä määräytyy orgaanisen aineen lisäysten ja poistumisen erotuksena. Kasvien yhteyttäminen ja orgaaniset lannoitteet tuovat hiiltä peltoon, hiiltä poistuu nurmisadossa kasvien hengityksessä ja mikrobien hajottaessa orgaanista ainetta maaperässä. Nurmipellon hiilestä suurin osa on maaperässä. Tutkitulta Qvidjan pellolta korjattiin nurmisadossa noin 10 % vuosittaisesta yhteyttämistuotoksesta. Kuvassa Qvidjan pellon hiilivarastot ja hiilivirrat tutkimusjaksolla 4.5.2018-3.5.2023. Kuva: Baltic Sea Action Group.

Lisätietoja:

Professori Jari Liski, tieteellinen johtaja, Ilmatieteen laitos, jari.liski@fmi.fi, p. 040 748 5088

Dosentti Liisa Kulmala, Hiilenkierto-ryhmän päällikkö, Ilmatieteen laitos, liisa.kulmala@fmi.fi, p. 040 574 6152

Laura Heimsch, Julius Vira, Istem Fer, Henriikka Vekuri, Juha-Pekka Tuovinen, Annalea Lohila, Jari Liski ja Liisa Kulmala. 2024. Impact of weather and management practices on greenhouse gas flux dynamics on an agricultural grassland in Southern Finland. Agriculture, Ecosystems & Environment. https://doi.org/10.1016/j.agee.2024.109179