Kasvien peltoihin tuoma hiilimäärä on tutkimuksen mukaan aliarvioitu – ”Selvitämme mitä tämä tarkoittaa hiilitaseelle”

”Tämä mittalaite on ainoa menetelmä, jolla voidaan suoraan seurata sitä, että onko pelto tai metsä hiilinielu vai hiilen lähde”, kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkimusprofessori Jari Liski.

Qvidjan tilalla Paraisilla, keskellä hevosaitauksia, kohoaa teräsputkien päihin kiinnitettyjä pieniä mittalaitteita. Niiden avulla tehdään maailmanluokan tutkimusta.

Liski johtaa tutkimusryhmää, jonka tavoitteena on parantaa peltojen hiilitaseen laskentamenetelmiä. Tutkimus tähtää luotettavampaan tietoon siitä, ovatko Suomen pellot hiilinieluja vai -lähteitä.

Uusi tutkimustieto on tervetullutta. Tällä hetkellä Suomen peltojen kasvihuonekaasujen inventaario perustuu satotilastoihin eli pellolta pois viedyn kasvimateriaalin määrään.

”Onhan se selvää, että [Suomen kasvihuonekaasuinventaariossa] ei ihan hyödynnetä nykyisiä teknologian ja matematiikan mahdollisuuksia”, Liski toteaa.

Nykyinen käytössä oleva laskentamalli ei myöskään huomioi entisestään yleistyvien alus- ja kerääjäkasvien käyttöä.

Vasemmalla oleva tuulimittari mittaa tuulta kolmiulotteisesti. Hiilensidontamittauksiin tarvitaan erityisesti tuulen pystysuorakomponentti. Sen lisäksi pumppu imee ilmaa analysaattoriin, joka mittaa ilman hiilidioksidi- ja vesipitoisuuden. Mittaus tehdään 10 kertaa sekunnissa. Kuva: Sanne Katainen

Liskin ryhmän CARBS-laskentamenetelmällä havaittiin, että erään viljelijän aluskasvit sitoivat hiiltä vielä syys-lokakuussa. Viereiseen paljaaseen peltoon verrattuna aluskasvit toivat peltoon 15 prosenttia enemmän hiiltä vuositasolla laskettuna.

Liskin mukaan nykyinen kasvihuonekaasuinventaario aliarvioi kasvien peltoihin tuomaa hiilen määrää. Hänen tutkimusryhmänsä on todennut tämän kautta linjan vertaamalla omalla menetelmällään laskemiaan tuloksia ELY-keskusten tuloksiin.

Nykyisin Lukella käytössä olevan laskentatavan perusteella hiilitase laskee.

”Nykyisen laskentatavan mukaan laskeva trendi orgaanisen aineen määrässä johtuu siitä, että hiilisyöte maaperään on liian pieni. Tutkimustemme mukaan oikeasti se onkin isompi. Selvitämme parhaillaan, mitä tämä tarkoittaa peltojen kokonaishiilitaseelle.”

CARBS-mallin lähtökohtana on tieto kasvien yhteyttämisestä. Sen arvioimiseen tarvitaan mittauksia auringon säteilystä sekä lehtivihreän määrästä.

Qvidjassa on hevosaitauksien välissä oma auringon säteilyn mittaus. Lehtivihreän määrä arvioidaan satelliittikuvista.

Jari Liski (oik.) alkoi tutkia peltojen hiilitaseen laskentaa Baltic Sea Action Groupin aloitteesta. Mittaukset aloitettiin Qvidjan mittausasemalla vappuna 2018, josta lähtien ne ovat olleet toiminnassa koko ajan. Ilkka Herlin, yksi Baltic Sea Action Groupin perustajista, sattui olemaan paikalla haastattelupäivänä. Kuvassa olevalla laitteella mitataan auringon säteilyä. Kuva: Sanne Katainen

Kun päivittäinen yhteyttäminen on laskettu, otetaan seuraavaksi huomioon kasvin oma hengitys. Noin puolet yhteyttämistuotteista käytetään kasvin omaan kasvuun ja loput poistuvat takaisin hiilidioksidina ilmakehään.

Kasvien vuosittainen kasvu summataan yhteen. Siitä vähennetään pellolta poistettu biomassa eli sato. Pellolle tuotu biomassa, kuten karjanlanta, lisätään maaperään tulevaan hiilimäärään.

Toinen hiilen valtareitti pellolta pois on hajottajamikrobien kautta. Ne käyttävät orgaanista ainetta maaperästä ja hiiltä vapautuu takaisin ilmaan niiden toiminnasta. Mikrobien ajama maaperän hiilikierto lasketaan CARBS-menetelmässä Yasso-mallilla. Hiiltä poistuu pellolta myös veteen liuenneena ojiin ja sitä kautta vesistöihin.

Laskennan tuloksena saadaan pellon hiilitase eli onko pelto hiilinielu vai -lähde.

Mittausasemalta saatua dataa on mahdollista seurata reaaliaikaisesti. Pelto on hiilen lähde yöllä, jolloin kasvit eivät yhteytä, mutta maaperän mikrobit jatkavat orgaanisen aineen pilkkomista ja vapauttavat hiilidioksidia. Keskipäivän jälkeen auringonsäteily on voimakkaimmillaan, jolloin myös hiilinielu on voimakkaimmillaan. Kuva: Sanne Katainen

Qvidjan ja muiden peltojen mittausasemilta saadulla datalla on mahdollista todentaa laskennalliset tulokset. Niissä seurataan tuulimittarilla tuulen pystysuoraa komponenttia ja analysaattorilla ilman hiilidioksidin pitoisuutta.

Tuulen suunta ja hiilidioksidipitoisuuden muutokset kertovat, onko pelto hiilen nielu vai päästölähde.

”Kun päivä seurataan, niin saadaan selville, että oliko tämä päivä hiilidioksidin lähdepäivä vai nielupäivä”, Liski kertoo.

CARBS-menetelmää on testattu myös muiden maiden datalla, ja tulokset ovat olleet hyviä. Euroopassa tehdään muuallakin vastaavanlaista tutkimusta.

”Meillä tulos on erinomainen. Kun vertaa mitä muut ryhmät tästä saa, niin heidän laskemansa tulokset poikkeavat mitatuista yhä varsin paljon”, Liski kertoo, ”Me ollaan tässä kyllä kansainvälisestikin tosi hyvässä asemassa.”

Luken inventaariokehittäjien kanssa on aloitettu työ, jossa pohditaan miten CARBS-menetelmä voitaisiin ottaa käyttöön Suomen kasvihuonekaasuinventaariossa peltojen osalta.

Mittalaitteita ei tarvita jokaiselle pellolle. Malliin kelpaa myös peltolohkon läheisimmän sääaseman säteilytieto. Lisäksi satelliittikuvat ovat avointa dataa.

CARBS-menetelmään perustuva peltojen kasvihuonekaasuinventaario on siis käytännössä toteutettavissa. Sen avulla Suomen peltojen hiilitase voidaan laskea aiempaa tarkemmin tulevaisuudessa.