Fosforin käyttökelpoisuuden parantaminen ja päästöjen vähentäminen maan kasvukuntoa kehittämällä?

Fosfori on tärkeä kasvinravinne ja merkittävä vesistöjen rehevöittäjä. Lisäksi fosforilannoitteiden käyttämä kaivannaisfosfori on ehtyvä luonnonvara. Kasvintuotannon kannalta tulevaisuudessa olisi turvattava riittävä fosforin saanti kasville, selvästi pienemmillä fosforipäästöillä sekä hyödyntäen maaperän luontaisia fosforivarantoja ja kierrätysravinteita. Näiden haasteiden ratkaisussa maan kasvukunto on yksi keskeinen tekijä.

OSMO hankkeessa tutkittiin monipuolisesti 24 koelohkoa vuosien 2015 - 2018 aikana. Tavoitteena oli tunnistaa maan kasvukunnon osatekijät, ongelmat ja keskeisimmät keinot kehittää maan kasvukuntoa. Fosforin käyttökelpoisuuden kannalta lohkoilta määritettiin fosfori kuudella eri menetelmällä: suomalaisen ammoniumasetaattiuuton lisäksi fosfori määritettiin heikolla etikkahapolla (Spurway), Mehlich-3 uutolla, suolahapolla (varastoravinne), kasvien juurieritteitä matkivalla uutolla (Haney H3A) [1] sekä orgaanista fosforia kuvaavalla ICP uutolla. Fosforipitoisuuksien lisäksi maasta määritettiin fosforin sekä raudan ja alumiinin suhdetta kuvaava fosforikyllästysaste ja eroosioalttiutta kuvaava murukestävyys sekä kasvien ravinteiden saatavuuteen vaikuttavat mikrobiaktiivisuus, juuriston syvyys ja maan mururakenne. Lohkoilla toteutettiin erilaisia maan kasvukunnon hoitotoimenpiteitä (mm. kipsikäsittely, orgaaninen lannoitus, välikasvit) ja muutokset fosforijakeissa määritettiin vuosien 2015 - 2018 välillä.

Tulosten perusteella lohkojen fosforivarannot vaihtelivat suuresti lähtötilanteessa (Kuva 1). Osalle lohkoista oli kertynyt lannoituksesta huomattavia määriä fosforia (noin 2000 kg/ha ruokamultakerroksessa), mikä vaikuttaa lohkon fosforitilanteeseen vuosikymmenien ajaksi. Voimakkaalla hapolla uutettavien fosforijakeiden käyttökelpoisuus kasville riippuu maan kasvukunnosta. Kasvukunnossa havaittiin puutteita kaikilla tutkituilla lohkoilla, mikä mahdollistaa fosforin käytettävyyden tehostamisen ilman lisälannoitusta.

Lohkoista tunnistettiin korkean fosforin kyllästysasteen ja alhaisen murukestävyyden perusteella neljä fosforin huuhtoutumisen kannalta korkean riskin lohkoa (Kuva 1). Lohkoilla oli käytetty eloperäistä lannoitusta ja niillä oli viljelty perunaa. Näillä lohkoilla riskiä voitaisiin vähentää joko alentamalla fosforin kyllästysastetta (P poisto maasta tai raudan, alumiinin tai kalsiumin lisäys) tai parantamalla murukestävyyttä. Kokeen aikana lohkoilla testattiin sekä menetelmiä murukestävyyden parantamiseksi että seurattiin vähennetyn lannoituksen vaikutuksia [2].

Odotuksien vastaisesti fosforin kyllästysaste vaikutti lisääntyvän ja murukestävyys vaikutti laskevan lohkoilla (Kuva 2, katso pdf). Murukestävyys vaihteli vuosittain, mutta yleisemmin murukestävyys heikkeni kuin lisääntyi. Murukestävyyden kehittäminen vaikuttaisi olevan haastavaa. Toisaalta murukestävyys heikkeni esimerkiksi viljelykierron edetessä nurmista viljaan ja perunaan, joten murukestävyyden seuraaminen vaatii näytteenoton kytkemistä viljelykierron vaiheeseen.

Kuva 1. Fosforin kyllästysaste ja murukestävyys vaihtelivat lohkoittain. Pieni osajoukko oli korkean fosforipäästön riskijoukkoa, sillä oli korkea fosforikyllästys ja alhainen murukestävyys.

Fosforin kyllästysasteen lisääntymiselle haettiin syitä eri fosforijakeista. Tulosten perusteella koelohkojen maaperässä oli huomattavia määriä heikommin käyttökelpoista fosforia (varastofosfori, suurimmillaan 800-1000 mg/l). Kokeen mittauksissa varastofosforin määrä laski vuosien 2015 - 2018 aikana, mutta muiden fosforijakeiden pitoisuudet kasvoivat. Tämä voisi viitata niukkaliukoisten fosforivarantojen muuntumiseen käyttökelpoisempaan muotoon. Toisaalta liukoisen alumiinin määrä laski useimmilla lohkoilla ja raudan määrä nousi hieman, mikä vaikutti fosforin sitoutumiseen. Raudan, alumiinin ja fosforin käyttäytymisestä tarvittaisiin lisää tutkimusta.

Eri fosforimittausmenetelmien välillä oli voimakasta korrelaatiota (Taulukko 1, katso pdf). Suomalaisen viljavuusanalyysin ammoniumasetaattiuutto korreloi hyvin orgaanisen fosforin ja H3A-uutetun fosforin kanssa, ja Mehlich-3 fosfori korreloi varastofosforin määrän kanssa. Eri uuttomenetelmien käytettävyyttä ja vaikutusta fosforikyllästysasteeseen ja fosforin saatavuuteen pitäisi tutkia lisää.

Kuva 3. Eri uuttomenetelmät uuttivat eri määriä fosforia lohkoilta. Mitä voimakkaampi uuttoneste, sitä enemmän fosforia saatiin uutettua. Tulokset vuoden 2018 tuloksia.

Maan rakennetta voi kehittää nopeasti, murukestävyyden ja fosforikyllästysasteen hallinta on vaikeampaa

Kuva 5. Maan rakenne kehittyi koelohkoilla suotuisasti. Vasemmalla käsitelty, oikealla käsittelemätön koelohkon syysvehnä ja maan rakennekuvat.

Posteri: Fosforin kayttokelpoisuuden parantaminen, MattilaT,  Rajala J., 09012019 (pdf)

Lue lisää OSMOsta ja tutustu muihin maan kasvukunto -materiaaleihin