Ruoka ja hiili viljellään samoilla pelloilla
Hiiliviljely on keskeinen osa uudistavaa maanviljelyä ja tulevaisuuden ruuantuotantoa, sillä siinä käytettävät viljelymenetelmät parantavat maan kasvukuntoa kokonaisvaltaisesti. Hiili ja ruoka viljellään samoilla pelloilla.
Uudistavaa viljelyä vai hiiliviljelyä?
Hiiliviljely tarkoittaa erilaisia viljelystoimenpiteitä, jotka vähentävät maatalouden kasvihuonekaasupäästöjä ja/tai lisäävät hiilen varastoitumista maaperään. -Wikipedia-
Näin määrittelimme hiiliviljelyn Wikipediaan vuonna 2018(1. Kyseessä on siis hyvin tuore käsite suomen kielessä. Hiiliviljely on suoraan käännetty englanninkielisestä ilmauksesta carbon farming, ja ensimmäistä kertaa käytimme sitä Eloisa Pelto -oppaassamme keväällä 2017. Itse asia ei kuitenkaan ole uusi, sillä hiili (Carbon, C) maaperässä on kaiken kasvun edellytys. Hiiltä toisaalta myös haihtuu maaperästä ilmakehään muun muassa mikrobitoiminnan ja kasvien hengityksen myötä.
Hiiliviljely on osa uudistavaa viljelyä, jonka keskeisenä tarkoituksena on paitsi pitää viljelysmaa kestävästi viljelykelpoisena, myös uudistaa sen kasvukuntoa ja elvyttää sitä kokonaisvaltaisesti. Uudistava viljely pyrkii aina myös varastoimaan hiiltä.
Termiä hiiliviljely käytetään silloin, kun halutaan painottaa erityisesti viljelymenetelmien hiiltä varastoivaa luonnetta.
Uudistavan viljelyn perusperiaatteet ovat: maksimoi mikrobit ja suoja sekä minimoi häirintä. Tämä tarkoittaa aitoa mahdollisimman ympärivuotista kasvipeitteisyyttä, jolloin yhteyttävää lehtialaa on auringonsäteitä vastaanottamassa mahdollisimman paljon, suurten juuristojen kasvattamista ja mikrobien ravinnon turvaamista sekä mahdollisimman vähäistä häirintää – torjunta-aineiden käyttö ja maanmuokkaus minimoiden.
Uudistava viljely ei kuitenkaan tarkoita luomutuotantoa tai suorakylvöä, vaan se on kaikille tiloille sopiva työkalupakki, josta jokainen viljelijä voi valita omalle tilalleen ja omaan tilanteeseensa sopivimmat maaperän kasvukuntoa elvyttävät keinot pohtien: mitä teen, miksi teen, miten teen. Kun osaa hyödyntää omalla tilallaan joka tilanteeseen parhaiten soveltuvia keinoja, on mahdollista vähentää riippuvuutta ostopanoksista ja hyötyä taloudellisesti muun muassa maan kasvukunnon parantumisesta.
Miksi hiiliviljely on tärkeää?
Ilmastoa lämmittää ihmisen voimistama kasvuhuoneilmiö, ja eräänä lämmittävänä kaasuna on hiilidioksidi (CO2), jota ilmakehään vapautuu ihmistoiminnasta, kuten liikenteen päästöistä ja maankäytöstä.
Verrattuna 1800-luvun loppuun maapallo on lämmennyt jo lähes yhdellä celsiusasteella. Valtaosa 1900-luvun puolivälin jälkeisestä lämpötilan noususta johtuu ihmiskunnan aiheuttamista kasvihuonekaasupäästöistä. Mikäli päästöt kasvavat nykyistä tahtia, voimistuva kasvihuoneilmiö voi nostaa maapallon lämpötilaa jopa kahdesta kuuteen astetta tämän vuosisadan loppuun mennessä.(2 Nykyisellä tasollaan jatkuessaan ilmaston lämpeneminen todennäköisesti ylittää kriittisenä pidetyn 1,5 asteen rajan jo vuosina 2030-2052.(3
Ilmasto muuttuu lämpenemisen myötä odotettua nopeammin ja tuo mukanaan epämieluisia ilmiöitä. Maailmanlaajuisesti ongelmana ovat kuivuus ja nälänhätä sekä toisaalta myrskyt ja tulvat. Suomessakin on jouduttu viime vuosina törmäämään ennakoimattomasti vaihteleviin äärisäihin; rankkasateisiin ja kuivuuteen. Kiire ilmastonmuutosta hillitseville toimille on kova.
Vaikka keinovalikoima ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi on niukka, kaikeksi onneksi keinoja kuitenkin löytyy. Erityisesti maatalousmaiden potentiaali varastoida hiiltä ilmakehästä on korkea. Hiiliviljely onkin nopein ja tehokkain tapa ryhtyä ilmastonmuutoksen hillintään heti. Sen avulla pystytään myös sopeutumaan ja varautumaan tuleviin muutoksiin.
Multavuus parantaa maan kasvukuntoa ja kohentaa satovarmuutta. Multavassa peltomaassa hiilipitoisuus on korkea. Multavuutta voi lisätä joko kasvillisuuden avulla tai levittämällä peltoon eloperäisiä aineita.
Myös satokasvista jäävät kasvintähteet lisäävät eloperäistä ainesta maahan, mutta itse pois korjattava satokasvi ei nosta pellon hiilipitoisuutta.
Sadon tuottaminen alati muuttuvissa ilmasto-oloissa ja ennakoimattomissa säissä on maanviljelyn keskeisin tavoite. Näin ollen on perusteltua sanoa, että hiilen varastoiminen kaiken viljelyn yhteydessä on elintärkeää yhteiskuntamme ruuantuotannon turvaamiseksi.
Hiili ja viljely
Kasvi tarvitsee auringonvaloa, hiilidioksidia ja vettä tuottaakseen sokeria ja happea. Yhteyttäminen eli fotosynteesi on myös viljelykasvien keino paitsi tuottaa itselleen energiaa, myös varastoida hiiltä maahan.
Hiili päätyy osaksi eloperäistä ainesta yhteyttämisen kautta. Kun kasvit sitovat ilmakehästä hiiltä, se siirtyy niiden tuottamien hiilihydraattien rakenneosaksi.
Yhteyttäminen ruokkii myös maaperämikrobeja, joilla on keskeinen rooli maan hyvän mururakenteen syntymisessä sekä pysyvän hiilen muodostumisessa. Nykytietämyksen mukaan suuri osa maaperän hiilestä on varastoitunut kuolleisiin mikrobeihin eli mikrobimuumioihin, ei pelkästään kasvintähteisiin(4. Hiili ei kuitenkaan pysy pellossa ilman oikein toteutettuja viljelytoimenpiteitä.
Hiili kiertää jatkuvasti eri varastojen välillä. Hiilen kiertokulku rakentuu sekä nopeasta että hitaasta kierrosta.
Hiilirikas eloperäinen aines on maaperäeliöiden ruokaa. Kuvassa erilaisia hyppyhäntäisiä. Kuva: Veikko Huhta.
Kasvillisuus sitoo hiiltä myös itseensä eikä vain syötä sitä juuristonsa kautta maaperään. Tämän vuoksi sadonkorjuun myötä pellolta häviää satoon sitoutunut hiili, ja jäljelle jää maahan varastoitunut hiili sekä kasvintähteet. Mikäli sadon mukana poistuu enemmän hiiltä kuin peltoon on varastoitunut, on ajan myötä vaarana, että pellossa oleva hiili häviää.
On hyvä ymmärtää, että vaikka kaikki kasvit sitovat kasvaessaan hiiltä, kaikkien kasvien viljely ei lisää maahan pysyvää hiiltä. Sadon mukana korjattu hiili ei jää kasvattamaan maaperän hiilivarastoa.
Peltojemme hiilivarastot ovat huvenneet 0,4% vuosivauhtia nykyisillä viljelymenetelmillä(5, joten hiiltä varastoivia ja sen karkaamista ehkäiseviä viljelytoimia on tehtävä kaikilla pelloilla tasapuolisesti. Koska viljelyolosuhteet vaihtelevat joka vuosi, on hiiliviljelyssä tärkeää valita toimenpiteitä, joiden tiedetään varastoivan hiiltä keskimäärin tietyn verran hehtaarille vuosittain. Kokonaiskertymä on tärkeämpi kuin yksittäisen vuoden toimenpide, sillä viljelysuunnitelmaa voi joutua muuttamaan nopeallakin aikataululla kasvukauden olosuhteista riippuen. Keskeistä on kuitenkin pyrkiä hiilen varastoitumiseen kaikilla peltolohkoilla ja jokaisella viljelykasvilla.
Ruoka ja hiili viljellään samoilla pelloilla: esimerkkinä nurmi
Viljelijän on tunnettava omat peltonsa, sillä maalajit ja peltojen kunto vaihtelevat alueellisesti, ja vaihtelua löytyy jopa peltolohkojen sisällä. Pellon peruskunto on keskeinen tekijä kaikessa viljelyssä, niin myös hiiliviljelyssä. Tiivistymien ehkäisy ja poistaminen ovat tärkeässä osassa pellon kasvukuntoa, ja kuivatuksen – sekä tarpeen vaatiessa kastelun – tulee olla toimivia. Sen jälkeen katse tulee kääntää muokkausmenetelmiin sekä siihen, kuinka kasvattaa ja suojata multavuutta sekä lisätä juuristoja ja yhteyttävää aikaa.
Märehtijöiden hyödyntämät nurmet – erityisesti monilajiset nurmet – ovat hyviä hiilivaraston kartuttajia, sillä mitä useampi laji nurmiseoksessa on, sen todennäköisemmin ainakin osa lajeista selviytyy äärevistä sääoloista ja kasvattaa runsaan juuriston sekä tiheän kasvuston. Nurmi myös pitää maan kasvipeitteisenä ja suojelee eroosiolta, parantaen samalla sekä pellon rakennetta että kantavuutta.
Monipuolista seosta käytettäessä seosnurmen sato on korkeampi kuin puhdaskasvustona kasvatettujen lajien. Lisäksi seoskasvuston sato on korkeampi, kuin siinä käytetyn parhaimman kasvin sato yksinään. Tämä johtuu pääosin siitä, että eri kasveilla on erilaiset ekolokerot. Lisäksi lajien välillä on positiivisia vaikutuksia, jolloin ne voivat kirittää toisiaan parempaan kasvuun. (6
Hyvin toteutettu laidunnus on yksi tehokkaimmista keinoista sitoa hiiltä maahan, mutta sillä voidaan saada muitakin hyötyjä. Laidunnuksella voidaan tuottaa laadukasta rehua halvalla. Laitumet voivat olla myös erittäin monimuotoisia ja maisemallisesti arvokkaita elinympäristöjä.
Märehtijät ovat keskeinen osa ruuantuotantoamme. Ne tuottavat maitoa ja lihaa elintarvikkeiksi, ja laiduntavat eläimet lisäävät monimuotoisuutta sekä maan päällä että sen alla, sekä auttavat oikein toteutetulla laidunnuksella maan rakenteen parantamisessa ja hiilen varastoimisessa maaperään.
Nurmien erityisen suotuisa vaikutus maan rakenteeseen, eroosion torjuntaan sekä hiilen sitomiseen on mahdollista saavuttaa myös kasvinviljelytiloilla. Jo esimerkiksi kaksivuotinen katkaisunurmi viljelykierrossa auttaa parantamaan pellon mururakennetta ja mikrobitoimintaa sekä tarjoaa elpymistaukoa intensiivisille viljavuosille. Näin voimaa saanut pelto on paremmassa kasvukunnossa seuraavalle satokasville. Samaa hyötyä tuottavat kerääjäkasvit.
On oikeastaan hassu ajatus, ettei nurmea voisi viljellä, vaikka ei olisi karjaa jolle rehu menee. Meilläkin on karjaa, mutta se vain on maan alla!
– Maanviljelijä Sirkku Puumala, Verkatakkilan tila, Vihti
Paraisilla Qvidjan koetilalla on saatu tilastollisesti merkitseviä tuloksia nurmen niittokorkeuden vaikutuksesta hiilen varastoitumiseen(7. Kun leikkuukorkeus on yli 10 cm, kasvusto palautuu nopeammin ja ryhtyy jälleen nielemään hiiltä ja kasvamaan pituutta. Joidenkin viljelijöiden kokemusten mukaan niittokorkeuden nosto aiheuttaa hehtaarilla satoon vain noin yhden suurpaalin kokoisen menetyksen, joka kompensoituu toisessa sadossa nopean kasvuunlähdön myötä.
Tutkimuksella on voitu todeta niittokorkeuden vaikuttavan juuriston määrään heti sadonkorjuun jälkeen. Pidemmän sängen edullisuus hiilivaraston kasvattamisessa perustuu yhteytykseen, joka jatkuu katkeamatta niiton jälkeen sekä nurmen sängen tuottamaan lisääntyneeseen hiilisyötteeseen.
Hiilidioksidivirrat Qvidjan nurmipellolla. Kesällä 2018 (kaikkein vasemmanpuoleinen käyrä) ensimmäisen niiton jälkeen pelto oli pitkään hiilen lähde, jolloin nettovaihto oli positiivinen eli hiilivirta maasta ilmakehän suuntaan. Niitto tehtiin lyhyeen, 6cm sänkeen. Keskellä ja oikealla taas voidaan nähdä, kuinka vuoden 2019 ja 2020 niittojen jälkeen nurmi lähti heti hyvin palautumaan. Tuolloin niittokorkeus oli nostettu 15 senttiin. Niiton jälkeisessä yhteyttämisessä on merkittävä ero näiden vuosien välillä, ja parhaiten sen näkee tummansinisestä alueesta. Lue lisää Qvidjan kartanon nurmipelloilla tehtävästä tutkimuksesta Carbon Actionin blogista: Ei mitä, vaan miten – Niittokorkeus. Kuva: Laura Heimsch, Ilmatieteen laitos
Karjan rehuksi tuotettavan nurmen niittokorkeuden noston positiiviset vaikutukset niin satokasviin, hiilen varastoitumiseen kuin maan kasvukuntoonkin, ovat oivallinen osoitus siitä, kuinka hiiltä voidaan varastoida peltoon ruuantuotannon yhteydessä.
Hiiliviljely on erottamaton osa suurta kokonaisuutta
Maanviljely on haastava mutta palkitseva laji. Monessako muussa ammatissa voi vaikuttaa perustavanlaatuisesti ihmiselämän keskeisiin kysymyksiin; ravinnon tuottamiseen ja yhteisen ympäristömme tilaan?
Jotta voidaan todentaa hiilen varastoituminen peltomaahan, tarvitaan myös luotettavaa tutkimusta siitä, että hiiliviljelyn toimenpiteet ovat vaikuttavia. Carbon Action tekee vakuuttavaa tutkimustyötä laboratorioissa, koetiloilla sekä sadalla ruuantuotannossa olevalla maatilalla. Tutkimuksen myötä on jo luotu muun muassa reaaliaikaista dataa pelloilta näyttävä Pelto-observatorio sekä 15 vuorokauden hiilensidontaennuste nurmipellolle.
Koska niin monet ruuantuotannon keskeiset kysymykset – sadontuotto, toiminnan kannattavuus, ilmastonmuutoksen hillintä ja siihen sopeutuminen, monimuotoisuus, eroosiontorjunta ja vesiensuojelu sekä inhimilliset ja yhteiskunnalliset kysymykset – liittyvät yhteen, on nähdäksemme mahdotonta erottaa jokin osa tästä monimutkaisesta kokonaisuudesta omakseen. Hiiliviljelyn toimenpiteet vaikuttavat positiivisesti kaikkiin edellä mainittuihin, joten on hyvin perusteltua sanoa, että hiili ja ruoka viljellään samoilla pelloilla.
Teksti: Maataloustiimi, Baltic Sea Action Group: Sanna Söderlund, Eija Hagelberg, Eliisa Malin, Anne Antman
Sitaatit: Uudistavan viljelyn e-opistosta, ellei toisin mainita.
Lähteet
- Wikipedia 2021. Hiiliviljely. https://fi.wikipedia.org/wiki/Hiiliviljely Viitattu 6.7.2021.
- Ilmasto-opas 2020. Ilmastonmuutos ilmiönä. https://ilmasto-opas.fi/fi/ilmastonmuutos/ilmio/-/artikkeli/962d9aa2-e7e3-4df5-89a2-9f1f653e0d4e/ilmastonmuutos-ilmiona.html Viitattu 6.7.2021.
- IPCC 2018. Summary for Policymakers. Teoksessa: Masson-Delmotte, V., P. Zhai, H.-O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P.R. Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, J.B.R. Matthews, Y. Chen, X. Zhou, M.I. Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor, & T. Waterfield (toim.) Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty. Geneva, Switzerland: World Meteorological Organization. 32 s. Saatavissa: https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/spm/
- Liang, C., Schimel, J. & Jastrow, J. 2017. The importance of anabolism in microbial control over soil carbon storage. Nature Microbiology 2(8): 17105.
- Heikkinen, J., Ketola, E., Nuutinen, V. & Regina, K. 2013. Declining trend of carbon in Finnish cropland soils in 1974–2009. Global Change Biology 19(5): 1456-1469. doi:10.1111/gcb.12137
- Nyfeler, D., Haugenin-Elie, O., Suter, M., Frossard, E. & Luscher, A. 2011. Grass-legume mixtures can yield more nitroggen than legume pure sands due to mutual stimulation of nitrogen uptakefrom symbiotic and non-symbiotic scources. Agriculture, Ecosystems & Environment 140(1-2): s. 155–163.
- Heimsch, L., Lohila, A., Tuovinen, J-P., Vekuri, H., Heinonsalo, J., Nevalainen, O., Korkiakoski, M., Liski, J., Laurila, T. & Kulmala, L. 2020. Carbon dioxide fluxes and carbon balance of an agricultural grassland in southern Finland. Biogeosciences Discuss. 2020. https://doi.org/10.5194/bg-2020-422
