Italianraiheinä ohran aluskasvina vähensi typpioksiduulin päästöjä

Artikkelin otsikko: Plant phenology modulates and undersown cover crops mitigate N₂O emissions

Tekijät: Bore Ezekiel, Turunen Pauliina, Sietiö Outi-Maaria, Kohl Lukas, Koskinen Markku, Heinonsalo Jussi, Karhu Kristiina & Pihlatie Mari

Julkaisu: Soil Biology and Biochemistry

Vuosi: 2024

Typpioksiduulipäästöt syntyvät maaperän mikrobitoiminnasta

Maailmanlaajuinen lannoitteiden käyttö on kasvanut merkittävästi ruoantuotannon kasvupaineiden vuoksi, mikä on johtanut typpioksiduulipäästöjen (N₂O) lisääntymiseen lannoitetuilla maatalousmailla. Typpioksiduuli on voimakas kasvihuonekaasu, jonka ilmastoa lämmittävä vaikutus on 265-kertainen hiilidioksidiin verrattuna, ja sillä on myös otsonikerrosta heikentävä vaikutus.

Lannoitusmäärä on yksi tärkeimmistä maatalousmaiden N₂O-päästöihin vaikuttavista tekijöistä, mutta myös maaperän ja ympäristön olosuhteet, viljelykäytännöt ja maaperän biologinen monimuotoisuus vaikuttavat merkittävästi. Typpioksiduulipäästöt syntyvät pääasiassa maaperän mikrobien luonnollisesta toiminnasta. Esimerkiksi maaperän kosteus, happamuus ja orgaanisen hiilen määrä vaikuttavat näihin prosesseihin ja siten myös N₂O-päästöjen määrään.

Aiemmin maatalousmaiden N₂O-päästöjä on pidetty bakteerien toiminnan seurauksena, mutta viime aikoina myös maaperän sienet ovat osoittautuneet N₂O-päästölähteiksi. Bakteerit muuttavat osan N₂O:a typpikaasuksi (N₂), mutta sienet eivät, joten sienten toiminnan seurauksena syntyvä N₂O vapautuu sellaisenaan.

Aluskasvien käyttöä tutkitaan N_₂O-päästöjen hillinnässä

Kasvit voivat vaikuttaa typen kiertoon maassa, minkä seurauksena N₂O-päästöt saattavat joko kasvaa tai vähentyä. Kasvien fenologia, kuten varhaisen kasvuvaiheen korkea typpipitoisuus, voi lisätä N₂O-päästöjä. Kasvillisuuden monipuolisuus, kuten aluskasvien käyttö, voi vähentää päästöjä parantamalla typen sidontaa ja lisäämällä kilpailua typestä mikrobien kanssa. Kasvit voivat vaikuttaa myös juurieritteidensä kautta maan mikrobien toimintaan ja sitä kautta N₂O-päästöihin.

Typen kierron tehokas hallinta maaperässä on tärkeää sekä maatalouden tuottavuuden parantamiseksi että ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi. Aluskasvien, kuten italianraiheinän, käyttöä on tutkittu erityisesti Pohjoismaissa mahdollisena ratkaisuna N₂O-päästöjen vähentämiseen.

Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin ohran ja italianraiheinän vaikutusta N₂O-päästöihin eri kasvuvaiheissa ja erityisesti aluskasvin roolia päästöjen hillitsemisessä. Ohraa ja italianraiheinää kasvatettiin sekä molempia yksin että yhdessä.

Pienimmät N₂O-päästöt italianraiheinää ja ohraa yhdessä kasvattamalla

Pelkästään italianraiheinää kasvaneessa maaperässä N₂O-päästöt olivat huomattavasti korkeammat verrattuna pelkkään ohraan tai ohran ja italianraiheinän yhdistelmään. Ohran ja italianraiheinän yhdistelmä vähensi tehokkaasti N₂O-päästöjä. Erityisesti kasvuvaiheiden väliset vaihtelut tasoittuivat.

Sienet maaperässä voivat yleisesti ottaen olla kasveille hyödyllisiä tai haitallisia. Lahottajasieniä tarvitaan ravintoverkossa orgaanisen aineen hajottamiseen. Sienijuurisienet muodostavat kasvien kanssa symbioosin ja auttavat kasveja ravinteidenotossa.

Kasvilajilla oli vaikutusta maaperän mikrobiyhteisöön, erityisesti sienten ja bakteerien suhteeseen, mikä oli keskeinen tekijä N₂O-päästöissä. Italianraiheinän ja ohran yhdistelmässä lahottajasienten määrä oli hyvin vähäinen, mikä hillitsi päästöjä. Ohralla puolestaan mitattiin runsaasti lahottajasieniä korrenkasvuvaiheessa, jolloin ohralla myös N₂O-päästöt olivat suurimmat. Keräsienijuurien määrät eivät muuttuneet eri kasvuvaiheissa kummallakaan kasvilla tai niiden yhdistelmällä.

Aikaisessa kasvuvaiheessa maassa oli runsaasti kasveille käyttökelpoista typpeä. Vaikka kasvibiomassan suurempi määrä eli hyvä kasvien kasvu yleisesti ottaen lisää kasvien typen käyttöä ja siten vähentää N₂O-päästöjä, ohran tapauksessa tiheämpi kasvusto lisäsi päästöjä. Erot ohran ja italianraiheinän välillä saattavat ainakin osittain johtua juuriston syvyydestä. Mahdollisesti kahden erilaisen juuriston omaavan kasvin yhdistelmä pystyi hyödyntämään maan mineraalityppeä tehokkaammin kuin kumpikaan kasvi yksinään, minkä seurauksena N₂O-päästöt olivat pienemmät.

Tutkimuksen tulokset tukevat oletusta, että oikein valitulla aluskasvilla voitaisiin vähentää maaperän N₂O-päästöjä. On kuitenkin tärkeä tutkia lisää kasvien fenologian ja mikrobiyhteisöjen vuorovaikutusta.