Tutkimus 5.4.2018

Maaperästä yksi ratkaisu ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi?

Ilmastonmuutoksen hillinnässä pelkkä päästöjen vähentäminen ei enää riitä, vaan ilmakehästä pitää myös poistaa hiilidioksidia. Carbon Action -hankkeessa selvitetään, paljonko maaperällä ja maatalouden käytännön toiminnalla voidaan sitoa hiiltä ilmakehästä. Carbon Action on Ilmatieteen laitoksen, Baltic Sea Action Groupin (BSAG) ja Sitran yhteinen pilottiprojekti. Atmos-lehti kertoo, mistä hankkeessa on oikein kyse.

10 x Carbon Action

Ilmatieteen laitoksen tutkimusprofessori Jari Liski ja Baltic Sea Action Groupin hallituksen puheenjohtaja Saara Kankaanrinta vastaavat 10 tiukkaan kysymykseen.

Saara Kankaanrinta
Jari Liski

Mikä on Carbon Action -hankkeen tavoite?

Jari:

Hankkeen tavoitteena on selvittää, millä keinoilla ja kuinka paljon hiiltä voidaan sitoa ilmakehästä viljelymaiden maaperään ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi. Monista eri keinoista metsitys ja maankäyttö ovat tällä hetkellä varteenotettavimmat keinot, sillä muissa tavoissa on yhä teknisiä ongelmia tai ne ovat liian kalliita.
Hankkeen tavoitteena on myös laajentaa ja monipuolistaa aiheen suomalaista tutkimusta ja vahvistaa sen asemaa kansainvälisesti. Hankkeen tieteellistä tutkimustyötä koordinoi Ilmatieteen laitos, ja työhön osallistuvat mm. Helsingin yliopisto, Luonnonvarakeskus (Luke) ja Suomen ympäristökeskus (SYKE). Hankkeen kokonaisuudesta, viljelijätyöstä ja vaikuttamisesta vastaa Baltic Sea Action Group (BSAG). Kyseessä on siis suomalainen pilottiprojekti, jossa monitieteinen huippututkimus kohtaa suoraan käytännön ruohonjuuritason.

Saara:
Maatalouden päästöjen vähentäminen on ensiarvoisen tärkeää myös Itämeren kannalta, sillä sieltä tulee edelleen yli puolet rehevöittävästä kuormasta. Maaperän kunnostaminen on merkittävin toimi, koska päästövähennykset tehdään pellolla. Typpi, fosfori ja hiili eivät saa päätyä puroihin, jokiin, järviin eikä mereen. Toisaalta tiedämme, että ilmastonmuutos vaikuttaa Itämereen vahvasti. Hanke on siis tuplatehokas, ja sillä on paikallinen ja globaali ulottuvuus.

Kuinka paljon maaperä sitoo hiilidioksidipäästöjä, ja mikä tämän merkitys on ilmastonmuutoksessa?

Jari:
Ilmastonmuutoksen hillitseminen Pariisin ilmastosopimuksen tavoitteiden mukaisesti edellyttää hiilidioksidin poistamista ilmakehästä päästöjen vähentämisen lisäksi. Hiilidioksidin sitominen maaperään on tällä hetkellä metsien hiilinielun ohella tärkein ja halvin keino poistaa hiilidioksidia ilmasta. Laskelmien mukaan viljelymaiden maaperän hiilivaraston kasvattaminen voisi poistaa ilmakehästä 2-3 miljardia tonnia hiiltä vuodessa. Se on 20-30 % nykyisistä fossiilisen hiilen päästöistä. Maaperä on jo nyt maapallon suurin hiilivarasto merten jälkeen: maaperän eloperäisessä aineessa on varastossa enemmän hiiltä kuin maapallon kasveissa ja ilmakehässä yhteensä. Suurin osa maaperän hiilestä ylimmässä metrin paksuisessa pintakerroksessa, toisin sanoen siinä kerroksessa, johon maatalous, laidunnus tai metsänhoito suoraan vaikuttavat.

Saara:

Maaperän potentiaalia on usein arvioitu varovaisesti ja vallitsevien ns. tehomaatalouden keinojen olosuhteissa. Monolkulttuuri, biologisen kasvukunnon unohtaminen ja synteettiset tuotantopanokset ovat osoittaneet vuosikymmenten aikana, minkäläista tuhoa, ei tehoa, niillä saadaan aikaan.  Sen sijaan kestävillä viljelykäytännöillä ja yhteistyössä luonnon voimaa hyödyntäen voidaan maksimoida yhteytys ja mikrobien toiminta. Samalla tullaan lisänneeksi biodiversiteettiä, kasvattaneeksi hiilivarastoa, mutta myös parantaneeksi viljelijöiden satonäkymiä.

Hiilidioksidin sitominen maaperään on tällä hetkellä metsien hiilinielun ohella tärkein ja halvin keino poistaa hiilidioksidia ilmasta.

Hankkeessa yhdistetään Suomen vahvaa metsämaaperän osasamista peltopuolelle.

Miten maaperän kykyä sitoa hiiltä voidaan parantaa?

Jari:
Hiilen sitoutumista voidaan tehostaa toisaalta kasvattamalla kasvien kasvun seurauksena ilmakehästä maaperään siirtyvää hiilimäärää ja toisaalta edistämällä hiilen pysyvyyttä maaperässä. Hiilivirtaa ilmakehästä maaperään voidaan tehostaa esimerkiksi pitämällä viljelymaat kasvipeitteisinä koko kasvukauden ajan peittokasvien avulla ja kasvattamalla syväjuurisia kasveja. Maaperän hiilen vapautumista voidaan estää esimerkiksi välttämällä maan rakennetta rikkovaa voimakasta maanmuokkausta ja käyttämällä pysyvien hiilimuotojen muodostumista edistäviä maanparannusaineita.

Saara:
Biodiversiteetti on tärkeä mieltää osaksi keinovalikoimaa. Luonto toimii parhaiten ja täydellä tehoolla silloin, kun pellolla on laaja lajikirjo ja käytössä on sekä viljelykierto että orgaaniset maanparannuslisät. Nämä ja maaperän minimimuokkaus ovat edelltyksiä hyvälle maaperän toiminnalle.

Mikä on mikrobien merkitys hiilen sidonnassa maaperään?

Jari:
Maaperän mikrobit, pääasiassa sienet ja bakteerit, käyttävät maaperään tulevia kuolleita kasvinosia ravintonaan ja samalla hajottavat niitä. Tässä toiminnassa mikrobien hengityksessä syntyy hiilidioksidia, joka vapautuu maaperästä takaisin ilmakehään, ja uusia eloperäisiä yhdisteitä, jotka voivat sitoutua maaperään jopa vuosisadoiksi tai -tuhansiksi. Maaperän hiilensidonnan kannalta on edullista, jos mikrobit tuottavat paljon maaperään sitoutuvia yhdisteitä. Mikrobien toiminta ja sen ymmärtäminen on maaperän hiilensidonnan kannalta aivan keskeistä.

Saara:

Yhteyttämisen maksimointi tarkoittaa mahdollisimman suurta nestemäisen hiilen ja sokerien syöttämistä maanalaiselle eliöverkostolle. Mykorritsat ovat maanalainen internet ja rautatie, jotka kuljettavat tietoa ja ravinteita ja hiiltä. Mikrobit tekevät työn maaperässä, ilman niitä ei ole hiilensidontaa eikä toimintaa.  Tavoitteena on pysyvän hiilen mahdollisimman suuri varasto. Nykytiedon valossa humus on kuollutta mikrobimassaa suureksi osaksi. Carbon action -hankkeessa pyrimme lisäämään ymmärrystä ja käytäntöjä kasvien, mikrobien ja maaperän vuorovaikutukselle.

Carbon action -hankkeessa pyrimme lisäämään ymmärrystä ja käytäntöjä kasvien, mikrobien ja maaperän vuorovaikutukselle.

Hyvin ohjattu kiertolaidunnus on yksi mahdollinen keino nopeuttaa hiilensidontaa.

Miten maaperän kyky sitoa hiiltä huomioidaan tällä hetkellä maanviljelyssä?

Jari:
Nykyiset viljelymenetelmät eivät edesauta hiilen kertymistä maaperään parhaalla mahdollisella tavalla. Maaperän eloperäisen aineen tärkeä merkitys maaperän viljavuudelle tunnetaan kyllä. Nykyiset viljelytavat ovat johtaneet kuitenkin siihen, että eloperäisen hiilen määrä viljelymaissa vähenee lähes kaikkialla maapallolla, myös Suomessa. Maaperän eloperäisen aineen ja hiilen määrästä huolehtiminen on edullista sekä viljelymaiden tuottavuuden että ilmastovaikutusten kannalta.

Saara:
Monokulttuurissa keinolannotteet annetaan suoraan kasville käyttökelpoisena, eikä mikrobien työtä tarvita. Tässä hukataan valtava hiilensidontapotentiaali ja viljelijän kannalta kannattavuuden edellytykset. Tarvitaan iso paradigman muutos ja isoja muutoksia maatilojen käytännön toimintaan.

Mitkä ovat konkreettiset toimenpiteet, joita pilotissa tehdään maatiloilla?

Jari:
Maaperän hiilivarastoa kasvattavat käytännöt, kuten voimakkaan maanmuokkauksen välttäminen ja peittokasvien käyttö. Pilottikohteissa näitä pyritään sovittamaan osaksi maatilojen viljelykäytäntöjä. Lisäksi kokeilumaatilojen on pidettävä kirjaa toimistaan, jotta maaperään sidottu hiilimäärä voidaan laskea.

Saara:
Maanmuokkauksen välttämisen lisäksi on paljon muitakin konkreettisia toimenpiteitä, esimerkiksi
– yhteytyksen lisääminen kasvuaikaa pidentämällä
– yhteytyksen lisääminen satotasoja kasvattamalla
– oikeiden lajien ja lajikkeiden valinta
– syväjuuristen kasvien viljely ja maan rakenteen kunnostus
– lannan ja maanparannusaineiden käyttö ja puuvartisten kasvien istutus

Lisäksi muutoksia pitäisi tehdä laidunnuksessa tai nurmen viljelykäytännöissä. Laidunnusta tulisi myös hyödyntämäinen hiilensidontaan, jolloin puhutaan rotaatiolaidunnuksesta.

Mistä tiedetään, kuinka paljon hiiltä maaperään on saatu sitoutumaan?

Jari:
Maaperään sidotun hiilimäärän luotettava arviointi on yksi hiilipilotin keskeisistä tutkimuskohteista. Luotettava arviointi on myös edellytys hiilensidonnan tuotteistamiselle ja kaupalle tulevaisuudessa. Maaperän hiilensidonnan arviointi perustuu maaperän hiilimäärän mittaamisen lisäksi maaperän ja ilmakehän välisen hiilidioksidivirran mittaamiseen, kaukokartoitustiedon hyväksikäyttöön ja matemaattiseen mallitukseen. Kaikkia näitä tullaan kokeilemaan hankkeessa.

Mikä on Yasso-malli?

Jari:
Yasso on Ilmatieteen laitoksen maaperän hiilikiertoa kuvaava malli. Yasso-mallia käytetään erilaisissa tarkoituksissa varsin laajasti.  Se on vakio-osa saksalaisessa Max Planck Instituutin ilmastojärjestelmämallissa, jota käytetään maapallon laajuisiin ilmastonmuutossimulointeihin mm. IPCC-raportteja varten. Yassoa on käytetty yhdeksässä Euroopan maassa kansallisessa kasvihuonekaasujen inventaariossa YK:n ilmastosopimuksen mukaiseen raportointiin. Lisäksi Yasso on osa monissa muissa laskentajärjestelmissä Suomessa ja ulkomailla. Hiilipilotti-hankkeessa Yasso-mallia kehitetään edelleen erityisesti viljelymaiden hiilensidonnan luotettavaa arviointia varten.

Isoja muutoksia tarvitaan maatilojen arkeen.

Miksi hanke on monella tapaa niin merkittävä?

Jari:
Hankkeen tarkoituksena on yhdistää monet hyvin erilaiset tutkimusalat, joita tarvitaan maaperän hiilensidonnan käyttämiseksi ilmastonmuutoksen hillintäkeinona. Toinen erityispiirre on läheinen ja konkreettinen yhteistyö käytännön viljelytoiminnan kanssa.

Saara:
Yhteistyö tieteen eri alojen välillä on oikeastaan näin laajassa hankkeessa välttämättömyys, samoin kuin globaali yhteistyö. Harvassa hankkeessa on mahdollilsta vaikuttaa suoraan näin moneen ja tärkeään asiaan: Itämeren päästöihin, ilmastonmuutoksen kääntämiseen, monimuotisuuden lisäämiseen ja kestävään ruoantuotantoon.

Missä vaiheessa hanke on tällä hetkellä?

Jari:
Hanke käynnistyi viime syyskuussa. Talven aikana on suunniteltu tutkimusta, haettu lisärahoitusta ja tehty joitakin mittausvalmisteluja. Monipuolinen mittaus- ja tutkimustoiminta on juuri käynnistymässä kasvukauden alkaessa.

Saara:
Hanke on avoin kaikille, joten halukkaat voivat ottaa meihin vielä yhteyttä. Olemme saaneet innostuneilta viljelijöiltä ilmoittautumisia ja suunnittelemme jo kesän koulutusta ja toimia. Globaalistikin hanke on herättänyt mielenkiintoa.

Uskon, että Suomi voi tässä olla pilottimaa ja näyttää, miten tieteen eri osaajat ja käytäntö kohtaavat , ja ennen kaikkea miten ympäristönsuojelu muuttuu teoiksi ja jalkautuu kenttätasolle.