Luonnonmukaisten tilojen typpiylijäämät hehtaaria kohti laskettuna olivat huomattavasti pienempiä kaikkien tarkasteltujen tuotantosuuntien osalta. Myös fosforiylijäämät olivat luomunautakarjatiloilla pienempiä tavanomaisiin tiloihin verrattuna. Ainoastaan peltokasvien viljelyssä luomutilojen fosforiylijäämät olivat tavanomaisia tiloja suurempia, mikä johtui fosforipitoisten ostolannoitteiden käytön yleistymisestä luomuviljelyssä. Tämä fosforiylijäämien kasvu luonnonmukaisilla kasvinviljelytiloilla voi tutkijoiden mukaan olla väliaikainen ilmiö.
Tutkimuksen tarkoituksena oli analysoida miten luonnonmukainen tuotanto vaikuttaa rehevöitymiseen tavanomaiseen maataloustuotantoon verrattuna. Tutkimuksessa arvioitiin todellisten tilojen päästöriskejä ja selvitettiin mahdollisuuksia vähentää rehevöitymistä. Tutkijat analysoivat lähes 300 Etelä-Ruotsissa sijaitsevan luonnonmukaisen ja noin 3300 tavanomaisen maatilan viljelytiedot ja tilakohtaiset ravinnetaseet vuosilta 2001 - 2006 Greppa näringen -tietokannasta. Tilat edustivat kasvin-, maidon- ja naudanlihantuotantoa. Suuresta määrästä maatiloja kerätyt ravinnetasetiedot kuvaavat hyvin todellisten tilojen monimuotoisia tilanteita ja luonnonmukaisen tuotannon rehevöitymisriskiä kokonaisuudessaan. Selvityksessä analysoitiin myös mahdollisuuksia lisätä erilaisten yhdyskuntajätteiden ravinteiden kierrätystä maatalouteen, erityisesti luonnonmukaiseen tuotantoon.
Maataloudella on keskeinen rooli vesistöjen rehevöitymisen estämisessä, sillä noin puolet vesistöihin huuhtoutuvasta typestä on peräisin maataloudesta. Maataloudessa typpipäästöjä syntyy erityisesti ammoniakkina kotieläintuotannosta ja lannan käsittelystä sekä ja liukenemisena pelloilta. Lisäksi runsaasti typpeä pääsee denitrifikaatiossa suoraan ilmaan. Typpipäästöihin vaikuttavat osaltaan luonnonolosuhteet kuten sademäärät, talvi-ilmasto ja maaperä, mutta viljelijä voi vaikuttaa mm. viljelykierron valinnalla, viljelytekniikalla, kerääjäkasvien viljelyllä, käsittelyajoilla, lantatyypillä ja lannoitusstrategioilla.
Fosforipäästöjen merkittävin ero typpipäästöihin verrattuna on se, että ne liittyvät usein yksittäisiin tapahtumiin kuten pintavaluntaan ja eroosioon, esimerkiksi suureen sademäärään lannan levityksen yhteydessä. Näitä päästöjä ei voi ennustaa suoraan fosforitaseen avulla. Pitkäaikaisesti ylijäämäiset fosforitaseet voivat kuitenkin johtaa fosforivarastojen kertymiseen, maaperän fosforinsitomiskyvyn ylittymiseen ja fosforihuuhtoumien riskin kasvamiseen. Riski fosforin huuhtoutumiseen pintavaluntana on suurin paljaalta maalta, varsinkin syksyllä ja talvella. Maalaji ja sademäärät vaikuttavat voimakkaasti fosforipäästöihin. Fosforipäästöjen riski kasvaa, jos maan rakenne on huono tai se on huonosti salaojitettu, lannanlevitys ja muokkaus tehdään sopimattomaan aikaan ja jos lantaa ja väkilannoitteita ei mullata kohtuullisessa ajassa levityksen jälkeen. Valumariskiä voi vähentää esimerkiksi talvisella kasvipeitteisyydellä, kevätmuokkauksella, suorakylvöllä sekä kasvipeitteisillä suojavyöhykkeillä vesistöjen lähellä.
Maatalouden sisäiset rehujen ja karjanlannan sisältämät typpi- ja fosforivirrat ovat erittäin suuria, fosforin tarjonnan osalta paljon suurempi kuin keinolannoitteiden kautta. Jos rehuntuotanto tapahtuu kasvintuotantotiloilla ja karjatiloilla ostetaan suuria määriä rehua, on olemassa riski ravinteiden kertymisestä karjatiloille. Maataloudessa tapahtunut erikoistuminen on johtanut karjankasvatuksen ja kasvinviljelyn välisen ravinnekierron katkeamiseen. Kotieläintilojen määrä on vähentynyt, mutta niiden eläinluku on kasvanut. Tuotannon intensiivisyyden kasvaessa ostorehun osuus kasvaa, mikä johtaa lantamäärän ja samalla typpi- ja fosforimäärien kasvuun. Tilatasolla tämä tarkoittaa sitä, että sama määrä eläimiä tuottaa enemmän fosforia ja typpeä sisältävää lantaa samalle pinta-alalle levitettäväksi. Koska typen ja fosforin poistuma sadonkorjuussa ei kasva samassa määrin, typpi- ja fosforiylijäämät lisääntyvät ja typpipäästöjen riski kasvaa. Myös maaperän fosforivarasto kasvaa koko ajan.
Luonnonmukaisilla karjatiloilla karjankasvatuksen ja rehuntuotannon välinen yhteys on vahvempi ja ostorehuja käytetään huomattavasti vähemmän kuin tavanomaisilla tiloilla. Korkea rehuomavaraisuusaste tarjoaa mahdollisuuksia parempaan lannan ravinteiden hyödyntämiseen. Eläintiheyden ja typpiylijäämän välillä on tilastollisesti merkitsevä yhteys sekä maito- että lihatiloilla. Suurempi eläintiheys johtaa suurempaan typpiylijäämään. Toinen merkittävä tekijä on rehuostot. Tämä ero on selkeä sellaisilla luonnonmukaisilla ja tavanomaisilla tiloilla, joilla on sama eläintiheys. Tavanomaisilla tiloilla ostettiin kolme kertaa enemmän typpeä rehujen mukana, mikä lisää näiden tilojen hehtaaria kohti laskettua typpiylijäämää.
Luomutilojen ravinnetaseiden typpiylijäämä oli tavanomaisia tiloja selvästi pienempi kaikissa tutkituissa tuotantosuunnissa, mikä tarkoittaa yleisesti pienempää rehevöittävien typpipäästöjen riskiä. Erot olivat pienimmät kasvinviljelytiloilla, joiden osalta luomutilojen ylijäämät olivat keskimäärin 17 % alhaisemmat kuin tavanomaisten tilojen. Karjatiloilla, sekä maidon- että lihantuotantotiloilla, ylijäämät olivat 38 % ja 35 % alempia luonnonmukaisessa tuotannossa. Näin suuri ero johtui luonnonmukaisten kotieläintilojen merkittävästi alhaisemmasta rehun ja lannan kautta tulevan typen saannista.
Luonnonmukaisilla maito- ja lihatiloilla myös fosforiylijäämät olivat merkittävästi alempia kuin vastaavilla tavanomaisilla tiloilla, 42 % ja 32 % pienempiä. Luonnonmukaisten karjatilojen alhaisempi intensiivisyys johtaa pienempään lannan sisältämään fosforimäärään, mikä vähentää myös lannan levitykseen liittyvää fosforipäästöjen riskiä.
Luomukasvinviljelytilojen fosforiylijäämät olivat puolestaan tavanomaisia tiloja suurempia, keskimäärin jopa 6 kg hehtaaria kohti verrattuna 1 kg:n alijäämään hehtaarilla. Ylijäämät voivat olla tilapäisiä, sillä monilla luonnonmukaisilla kasvinviljelytiloilla on viime vuosina aloitettu fosforirikkaiden ostolannoitteiden käyttö maaperän fosforipitoisuuden palauttamiseksi. Lisäksi monet orgaaniset lannoitteet, mukaan lukien karjanlanta, sisältävät runsaasti fosforia suhteessa lannoitteen sisältämään typpeen.
Luonnonmukaisilla tiloilla oli tavanomaisia tiloja matalammat typpiylijäämät, mutta tavanomaisten kasvinviljelytiloilla typen hyödyntämisaste oli korkeampi. Luonnonmukaisessa kasvinviljelyssä onkin parannettava typen hyödyntämisastetta ja lisättävä sadon määrää parantamalla rikkakasvien torjuntaa sekä lannoitusstrategioita.
Tutkituilla luonnonmukaisilla kasvinviljelytiloilla oli usein suuret fosfori- ja kaliumylijäämät, jotka johtuvat viimeisten vuosien voimakkaasta fosforilannoituksesta. Luomutiloilla ei tämän tutkimuksen mukaan näyttäisi olevan maaperän köyhtymisen vaaraa, kuten aiemmin on arvioitu. Suurina kerta-annoksina toteutettu varastolannoitus voi kasvattaa fosforipäästöjen riskiä. Luonnonmukaisessa kasvinviljelyssä lannoitusstrategioita voidaan parantaa erityisesti fosforin käytön suhteen. Useissa lannoitteissa ravinteet ovat epätasapainossa verrattuna kasvien tarpeisiin ja niiden fosforipitoisuus on liian korkea suhteessa typpeen. Ostolannoitteita käytettäessä pitäisi suhteuttaa lannoitemäärä sekä typpi- että fosforitarpeen mukaan eikä pelkästään typpitarpeen perusteella.
Luonnonmukaisten kasvinviljelytilojen viljelykasvien jakauma erosi huomattavasti tavanomaisista tiloista. Luonnonmukaisessa kasvinviljelyssä nurmea (rehu-, viherlannoitus- ja siemennurmea) kasvatetaan yhteensä viisi kertaa suurempi osuus kuin tavanomaisilla kasvinviljelytiloilla. Lisäksi palkokasveja viljeltiin enemmän ja syysviljojen osuus viljelykierrossa oli huomattavasti vähäisempi.
Nurmen suuri osuus viljelykierrossa vähentää typpihuuhtoumien riskiä. Nurmen, erityisesti palkokasvipitoisen rehun tai yksivuotisen viherlannoitusnurmen niittämiseen ja kyntämiseen liittyy kuitenkin typpipäästöjen riski. Huuhtoutumispäästöjen riski on suurempi yksivuotisten viherlannoitusnurmien osalta kuin monivuotisten rehunurmien osalta. Riskiä voi pyrkiä vähentämään kyntämällä kasvusto maahan keväällä. Päästöriskiä vähentää myös kasvukauden jatkaminen kasvattamalla kerääjäkasveja sadonkorjuun jälkeen tai viljelemällä pitkän kasvukauden vaativia viljelykasveja. Nurmesta ja eloperäisistä lannoitteista peräisin olevan typen vapautuminen jatkuu usein viljakasvien kasvukautta pitempään, mikä voi johtaa typpipäästöihin sadonkorjuun jälkeen, jos maata ei peitä jokin viljelykasvi. Kerääjäkasvit ovat erityisen tärkeitä sellaisten viljelykasvien kanssa, jotka lopettavat ravinteiden oton varhain kasvukaudella, kuten syysviljat ja ohra. Tutkimukset ovat osoittaneet, että kerääjäkasvien käytöllä voidaan vähentää typen huuhtoutumista jopa 40 %.
Lannoitus pitäisi sopeuttaa viljelykasvien tarpeisiin ja odotettavissa olevaan satotasoon. Viljojen, erityisesti syysviljojen ja myös ohran ravinteiden tarve on suurinta kasvukauden alussa. Orgaanisten lannoitteiden typpi ei useinkaan ole ehdi kasvien käyttöön riittävän nopeasti keväällä antaakseen näille viljakasveille edellytyksiä korkeaan satoon. Tämä lisää myös ravinteiden heikon hyödyntämisen riskiä. Pidemmän kasvukauden viljelykasveilla kuten kevätvehnällä ja sokerijuurikkaalla on paremmat mahdollisuudet hyödyntää myöhemmin kaudella vapautuvaa typpeä. Nestemäiset lannoitteet sisältävät enemmän kasvien suoraan käytettävissä olevaa typpeä, ja ne voidaan levittää kiinteitä lannoitteita täsmällisemmin, joten niiden käyttö lisää edellytyksiä parempaan ravinteiden hyödyntämiseen ja korkeampaan satotasoon luonnonmukaisessa viljanviljelyssä.
Luomumaitotiloilla typpi- ja fosforiylijäämät olivat pienempiä kuin tavanomaisilla maitotiloilla. Maitotiloilla tärkeimmät rehevöittävien päästöjen riskitekijät ovat tuotannon intensiteetti, ostorehujen määrä ja eläintiheys. Maitotiloilla viljelymaasta aiheutuvat typpipäästöt muodostavat vain pienen osan ja suurin osa typpipäästöistä tapahtuu lannasta vapautuvana ammoniakkina. Korkeampi eläintiheys aiheuttaa suurempia typen ja fosforin ylijäämiä hehtaaria kohti samoin kuin suurempia määriä typpeä ja fosforia lietelannassa. Luonnonmukaisilla maitotiloilla on tärkeää saavuttaa tasapainoinen eläintiheys, joka edistää järkevää ravinnetaloutta. Yksi tapa saavuttaa tasapaino on yhteistyö luonnonmukaisten kasvinviljelytilojen kanssa rehujen ja lannoitteiden vaihdon osalta. Myös ravinteiden hyödyntämisasteen parantaminen on tärkeää. Tilalla tuotetun rehun ravintoarvon määrittäminen mahdollistaa ostorehujen tarpeen paremman arvioinnin ja parantaa tietämystä lietelannan sisältämistä ravinteista. Haasteena on myös kehittää maitotilojen laidunnusjärjestelmiä siten, että ravinteiden hyödyntämisaste olisi mahdollisimman korkea.
Luonnonmukaisilla maitotiloilla oli yhtä korkea typen hyödyntämisaste ja huomattavasti matalampi tuotantointensiivisyys kuin tavanomaisilla maitotiloilla. Luomutuotannossa eläintiheys oli matalampi, ostorehuissa tulevan typen määrä noin puolet ja lannoitetypen ostot vähemmän kuin kymmenesosa tavanomaisten tilojen määristä. Yhteisvaikutuksena luonnonmukaisen maidontuotannon typpi- ja fosforiylijäämät olivat matalampia tavanomaiseen tuotantoon verrattuna.
Luonnonmukaisten maitotilojen lehmien ruokavaliossa on suurempi osuus karkearehua, nurmea ja säilörehua kuin tavanomaisilla tiloilla. Luomutilojen rehuomavaraisuusaste on suurempi. Luomumaitotiloilla on entistä suurempia karjoja ja ne erikoistuvat kasvattamaan rehua ja ostavat viljaa luonnonmukaisilta kasvinviljelytiloilta. Tämän takia rehujen ja karjanlannan kiertoa on kehitettävä. Tämä yhteistyö antaa mahdollisuuden parantaa lannan sisältämien ravinteiden hyödyntämistä, mikäli yhteistyö perustuu sekä rehun että lannan vaihtoon tilojen kesken.
Luonnonmukaisilla maitotiloilla nurmen osuus viljelykierrossa on suurempi verrattuna tavanomaisiin maitotiloihin, mikä pienentää typen huuhtoutumispäästöjen riskiä. Lannan levitys nurmelle voi aiheuttaa typpipäästöjä ammoniakin muodossa sekä heikentää rehun ja siten maidon laatua. Nurmi kuitenkin mahdollistaa levitysajankohtien valitsemisen ja lannan levittämisen haittoja voidaan vähentää levittämisstrategian ja -tekniikan valinnalla.
Lihakarjatilojen typpiylijäämät olivat keskimäärin merkittävästi alhaisemmat maitotiloihin verrattuna. Syynä oli lähinnä pienemmät rehuhankinnat niin luonnonmukaisilla kuin tavanomaisilla nautakarjatiloilla maitotiloihin verrattuna. Fosforin ja kaliumin ylijäämät olivat samanlaisia kuin lypsykarjatiloilla.
Luonnonmukaisilla lihatiloilla oli pienemmät typpi-, fosfori- ja kaliumylijäämät kuin tavanomaisilla lihatiloilla. Tämä johtuu alemmasta tuotantointensiivisyydestä, sillä eläintiheydet olivat keskimäärin samaa tasoa. Luomulihatilojen typen ja fosforin ylijäämät olivat suhteellisen matalia myös maitotiloihin verrattuna eli tämän tuotantosuunnan tilat eivät muodosta suurta ongelmaa rehevöittävien päästöjen osalta. Ylijäämät osoittavat kuitenkin, että luomulihatiloillakin voidaan kehittää ravinteiden parempaa hyödyntämistä typpi- ja fosforipäästöjen riskin vähentämiseksi. Lannan ravinteiden hyödyntämistä on syytä kehittää laiduntamiskauden aikana samoin kuin kuivikelannan osalta. Myös lihatiloilla tarvitaan suurempaa varmuutta tilalla tuotetun rehun ravitsemuksellisesta sisällöstä ruokinnan optimoimiseksi. Luonnonmukaiset nautakarjatilat perustivat tuotantonsa enemmän tilalla tuotettuun rehuun kuin tavanomaiset tilat, mikä pienensi ravinnetaseiden ylijäämää. Tuotantotapojen erot näkyivät myös viljelykierroissa, joissa luomutiloilla oli suurempi osuus nurmea ja nurmen osuus oli puolta pienempi, luomutiloilla 20 % pinta-alasta viljoja verrattuna tavanomaisten tilojen 40 %:iin.
Luonnonmukaisilla lihatiloilla typpeä hankittiin vähemmän rehuostojen kautta kuin tavanomaisilla nautakarjatiloilla. Myös nurmen ja palkokasvien osuus on suurempi. Typpipäästöjen riskiä lisäävät tekijät nurmenviljelyn osalta ovat lihatiloilla samoja kuin maitotiloilla ja typen hyödyntämisen parantamiseen pätevät samat toimintastrategiat. Lihakarjaa laidunnetaan usein myös luonnonlaitumilla, mutta alhaisen eläintiheyden takia eläinten ulosteiden ja virtsan aiheuttamat typpi- ja fosforipäästöjen riskit ovat yleensä pieniä. Herkillä alueilla pistekuormitus voi aiheuttaa rehevöittäviä päästöjä. Riskiä voidaan vähentää aitaamalla erityisen herkkien vesistöjen rannat, kierrättämällä karjaa eri laidunalueilla kuormituksen tasaamiseksi ja pitämällä eläimiä peltolaitumilla kosteina aikoina keväisin ja syksyisin.
Eri tuotantosuuntien tilojen välisen yhteistyön parantaminen antaa mahdollisuuksia ravinnetalouden parantamiseen ja rehevöittävien päästöjen riskin pienenemiseen. Tuotantoyksiköiden kasvaessa tilojen välistä yhteistyötä tarvitaan luonnonmukaisessa tuotannossa kotieläintuotannosta ja kasvintuotannon välillä vallitsevan hyvän yhteyden säilyttämiseksi. Kehittämismahdollisuuksia on erityisesti kasvinviljelytilojen ja maitotilojen välillä. Maitotiloille on tärkeää saada suurempia levitysaloja karjanlannalle, mikä mahdollistaa paremmat mahdollisuudet oikeiden määrien levittämiseen oikeaan aikaan ja siten lietelannan ravinteiden tehokkaaseen hyödyntämiseen. Lisäksi tilat voivat varmistaa luomuviljan saannin eläimilleen. Kasvinviljelytiloille yhteistyö tarkoittaa turvattua karjanlannan saantia, mikä mahdollistaa entistä paremman ravinteiden ohjaamisen viljelykasveille. Kasvinviljelytiloille yhteistyö mahdollistaa monivuotisten rehunurmien viljelyn entistä suuremmassa määrin lyhytaikaisten viherlannoitusnurmien sijaan. Monivuotiset nurmet auttavat rikkakasvien hallinnassa ja parantavat siten esikasveina seuraavia viljasatoja.
Kaupunkien yhdyskuntajätteiden ravinteiden kierrättäminen takaisin maatalouteen vähentäisi ravinteiden kertymistä kaupunkialueille ja jätevesistä peräisin olevien rehevöittävien ravinnepäästöjen riski pienenisi. Ruotsissa kaupunkien ravinnetuotteiden vuositason kokonaispotentiaalista (60 000 tonnia typpeä ja 9 000 tonnia fosforia) palautuu maatalouteen 14 ja 30 % rehuina tai suoraan pelloille. Suurin ravinteiden kierrätyspotentiaali on jätevesissä, jotka voitaisiin hyödyntää nykyistä paremmin, jos ihmisvirtsa ja ulosteet eroteltaisiin syntypaikalla. Virtsa ja ulosteet sisältävät 42 000 tonnia typpeä ja 4 700 tonnia fosforia, mikä vastaa 27% ja 33% nykyisestä ostolannoitteiden käytöstä. Jos kaikki ihmisvirtsa ja ulosteet kierrätettäisiin maatalouteen, jätevedenpuhdistamojen käsittelemät typpi- ja fosforimäärät laskisivat 80-90 %. Kierrätysjärjestelmien tehokkuus vaatii sekä tekniikan kehittymistä että infrastruktuurin muutoksia.
Kotitalouksissa ja suurkeittiöissä syntyvän ruokajätteen sisältämät 7 000 tonnia typpeä ja 1 300 tonnia fosforia ovat toiseksi suurin mahdollisuus kierrättää kaupunkien ravinteita, mutta nekin tulisi lajitella syntypaikalla. Elintarvikejätteen mädätyksen biokaasulaitoksissa odotetaan moninkertaistuvan lähivuosina, mikä mahdollistaisi mädätteen tehokkaamman kierrättämisen lannoitteena maatalouteen. Elintarviketeollisuuden orgaanisesta jätteestä suurin osa kierrätetään jo nykyään maatalouteen rehujen ja lannoitteiden muodossa (lähinnä teurasjätteinä). Ne sisältävät arviolta 7 750 tonnia typpeä ja 2 910 tonnia fosforia.
Luomutuotanto vähentää rehevöittävien ravinnepäästöjen riskiä, mutta kaikissa tuotantosuunnissa on edelleen mahdollisuuksia tehostaa ravinteiden hyödyntämistä ja vähentää typpi- ja fosforiylijäämiä. Myös yhdyskuntajätteiden ravinteiden kierrätys maatalouteen vähentäisi typpilannoitteiden ja uusiutumattomien fosforiluonnonvarojen käyttöä.
Mikko Salmu
7.10.2011