Rakennekalkki maatalouden vesiensuojelukeinona

ProAgria Länsi-Suomi

Tavoitteena on tuottaa tietoa ja ohjeistusta rakennekalkin käytöstä maatalouden vesiensuojelukeinona Suomen oloissa.

Rakennekalkki 1 sakari malmilehto logolla

Ajankohtaista

Rakennekalkki maatalouden vesiensuojelukeinona

Rakennekalkki maatalouden vesiensuojelukeinona –hankkeen tavoitteena on tuottaa tietoa ja ohjeistusta rakennekalkin käytöstä maatalouden vesiensuojelukeinona Suomen oloissa. Hankkeen tuloksena syntyy käytännön opas viljelijöille ja neuvojille rakennekalkituksen toteutukseen erilaisilla savimailla.

Rakennekalkki on savimaille soveltuva maanparannusaine, jossa savipitoinen peltomaa käsitellään reaktiivista, sammutettua tai poltettua kalkkia, sisältävällä kalkitusaineella. Oikein toteutettuna ja kohdennettuna menetelmä parantaa pitkäaikaisesti maan mururakennetta ja vedenläpäisevyyttä pienentäen eroosiota ja ravinteiden huuhtoutumista vesistöihin.

Rakennekalkituksesta on saatu hyviä kokemuksia Ruotsissa. Suomessa rakennekalkituksen käyttöä rajoittaa tiedon ja ohjeistuksen puute siitä, kuinka paljon rakennekalkkia tulisi käyttää erilaisilla savimailla.

Hankkeessa tutkitaan, kehitetään ja edistetään rakennekalkin käyttöä vesiensuojelukeinona. Tavoitteena on selvittää tarkemmin rakennekalkin:
• vaikutukset kokonais- ja liukoisen typen ja fosforin huuhtoumaan
• vaikutukset maaperän hiileen ja eroosioon
• vaikutuksia maaperän biologiaan tai happamuuteen
• paras ainesosien seossuhde, optimaaliset käyttömäärät ja levityksen parhaat ajankohdat viljelytekniikan ja vesiensuojeluvaikutusten kannalta

Hankkeessa tutkitaan rakennekalkin vaikutuksia monipuolisesti laboratorio- ja kenttäkoeolosuhteissa sekä laajemmalla valuma-aluetason pilottikokeella Eurajoella, jossa rakennekalkkia tullaan syksyllä 2020 levittämään vajaan 200 hehtaarin peltoalalle. Hanke kestää vuoden 2021 loppuun.

Laajaa yhteistyöhanketta vetää Turun ammattikorkeakoulu ja toteuttajina siinä ovat mukana Pyhäjärvi-instituutti, Luonnonvarakeskus, Suomen ympäristökeskus, Sokerijuurikkaan tutkimuskeskus, Turun kaupunki ja ProAgria Länsi-Suomi. Hanketta rahoittaa ympäristöministeriö osana Vesiensuojelun tehostamisohjelmaa, jossa tavoitteena on muun muassa vähentää maatalouden ravinnepäästöjä vesistöihin uusilla innovatiivisilla keinoilla.

Lisätietoja:

Projektipäällikkö Juha Kääriä, Turun ammattikorkeakoulu, etunimi.sukunimi@turkuamk.fi, puh. 050 598 5776
Hankkeen viestintävastaava, Terhi Ajosenpää, etunimi.sukunimi@proagria.fi, puh. 043 825 1221

Vesiensuojelun tehostamisohjelma

Ympäristöministeriön käynnistämä Vesiensuojelun tehostamisohjelma 2019–2023 on merkittävä panostus vesien suojeluun: tavoitteena on Itämeren ja sisävesien hyvä tila. Ohjelman toimilla vähennetään maa- ja metsätalouden ravinnekuormitusta vesiin, puhdistetaan hylkyjä öljystä, kunnostetaan vesistöjä sekä vähennetään haitallisia aineita kaupunkivesistä.

Miten rakennekalkki toimii

Rakennekalkin vaikutukset

Rakennekalkki parantaa pitkäaikaisesti savimaan mururakennetta sitomalla saveshiukkasia toisiinsa. Hyvärakenteinen peltomaa pitää maa-aineksen ja ravinteet viljelykasvien käytössä.

Rakennekalkki on maanparannusaine, jossa peltomaa käsitellään aktiivista kalkkia eli sammutettua (Ca(OH)2) ja/tai poltettua kalkkia (CaO) sisältävällä kalkitusaineella. Aktiivisen osan osuus kalkin painosta on vähintään 15 %. Loppu on tavallista maatalouskalkkia (CaCO3).

Vaikutus vesiin

Veden laatu paranee, kun eroosion väheneminen pienentää maahiukkasiin sitoutuneen fosforin kuormitusta vesistöihin.

Suurin hyöty vesistöille saadaan, kun rakennekalkkia käytetään eroosioherkillä rinnepelloilla, joissa on korkea fosforiluku.

Miten ja milloin rakennekalkki levitetään?

Ajankohta: rakennekalkki levitetään sadonkorjuun jälkeen sängelle. Kevätlevitys on myös mahdollista, mutta riskinä on pohjamaan tiivistyminen.

Kalusto: levitys tehdään kostean tai kuivan kalkin levityskalustolla, riippuen käytettävästä rakennekalkkilaadusta.

Määrä: levitysmäärä on yleensä 5–10 tonnia/ha, mutta se vaihtelee savimaan ja rakennekalkin ominaisuuksien mukaan.

Säätila: levitys tehdään kuivalla ja lämpimällä säällä.

Muokkaus: heti levityksen jälkeen, viimeistään kahden vuorokauden sisällä, jotta aktiivisten ainesosien teho ja maan rakennetta parantava vaikutus säilyvät. Rakennekalkki sekoitetaan mahdollisimman hyvin maa-ainekseen kevytmuokkaamalla.

Hyödyt: savimaan rakenteen paraneminen, pH:n nousu, muokkautuvuuden paraneminen, vetovastuksen aleneminen.

Esite rakennekalkista (pdf-tiedosto)

Laboratoriokokeet

Savipaakku, jossa juuria.

Luonnonvarakeskuksessa tehtiin valuma-aluekokeen tuloksia täydentäviä laboratoriokokeita, joissa tutkittiin rakennekalkituksen vaikutuksia mm. maan happamuuteen ja mururakenteen kestävyyteen. Laboratoriokokeissa tutkittiin maan rakenteen parantumisen kannalta optimaalista rakennekalkin käyttömäärää ja kuinka levitysolosuhteet vaikuttavat rakennekalkin tehoon. 

Kokeissa havaittiin, että rakennekalkki vähensi selvästi maasta irtoavan kiintoaineksen määrää erityisesti maissa, joiden rakenne oli lähtökohtaisesti huono. Selvimmät vaikutukset rakennekalkilla saatiin mailla, joiden johtoluku (JL) oli alhainen (JL<1). Jo 1000 kg/ha aktiivista kalkkia (CaO/Ca(OH)2) vähensi valumaveden sameutta selvästi, eikä suuremmilla lisäyksillä enää saatu merkittäviä parannuksia. Myös suhteellisen märkään maahan lisättynä rakennekalkilla oli maan rakennetta parantava vaikutus. Märän maan käsittely ja rakennekalkin sekoittaminen märkään maahan on kuitenkin maan rakenteen kannalta tuhoisaa. Sekä käsittelemättömien, että rakennekalkilla käsiteltyjen märkien maiden rakenne oli selvästi heikompi kuin kuivempien maiden. Laboratoriokokeissa rakennekalkki nosti nopeasti maan pH:ta ja rakennekalkittujen maiden pH oli sitä korkeampi, mitä suurempi rakennekalkkilisäys oli. Maan kosteudella ei ollut merkitystä rakennekalkin happamuutta vähentävään vaikutukseen.

Rakennekalkin vaikutusta maan mikrobistoon tutkittiin laboratoriomittakaavan inkubointi- ja kasvatuskokeessa, sekä vuosien 2013–2018 välillä rakennekalkituilla peltolohkoilla, joissa oli myös käsittelemätön kontrollialue. Inkubointi- ja kasvatuskokeen jälkeen erot mikrobiaktiivisuudessa (hiilidioksidintuotto) käsittelemättömien ja rakennekalkittujen maiden välillä ovat pieniä. Laboratoriokokeiden perusteella rakennekalkki ei näyttäisi vaikuttavan ainakaan haitallisesti mikrobiaktiivisuuteen. Rakennekalkituilta pelloilta otettujen näytteiden perusteella rakennekalkki ei näyttäisi vaikuttava maan sieni- tai bakteerilajiston monimuotoisuuteen myöskään pidemmän ajan kuluessa.

Luonnonvarakeskuksesta hankkeessa olivat mukana tutkijat Helena Soinne, Kimmo Rasa, Risto Uusitalo, Taina Pennanen, Krista Peltoniemi, Sannakajsa Velmala ja Hannu Fritze.

Peltokokeet

Kartta

Rakennekalkin toimivuutta vesiensuojelukeinona tutkitaan erilaisin käytännön maasto-olosuhteissa toteutettavin koejärjestelyin. Valuma-aluemittakaavan tutkimukset sijoittuvat Eurajoen ja Kangasalan kuntiin. Peltokokeita toteutetaan Paimiossa ja koekenttäjärjestelyt tehdään Turussa. Laajojen koejärjestelyiden päätavoitteena on tuottaa näyttöä rakennekalkin vaikutuksista vesistöjen ravinnekuormitukseen erilaisissa pelto-olosuhteissa. Vesistövaikutusten lisäksi seurataan vaikutuksia maaperän ominaisuuksiin ja satoon.

Valuma-aluemittakaavan tutkimus

Hankkeessa tutkitaan valuma-aluemittakaavassa rakennekalkin vaikutusta vesistöjen kiintoaine- ja ravinnekuormitukseen. Valumavesien laatua ja määrää seurataan Eurajoen kunnassa kahdella Vähäjoen osavaluma-alueella ennen ja jälkeen rakennekalkituksen. Kangasalan Pakkalanjärven osavaluma-alueilla seuranta loppui 2021.

Valuma-alueiden koko vaihtelee 14 ha ja 240 ha välillä ja peltojen osuus valuma-alueesta on 37– 90 %. Vastaavia hankkeita, joissa tutkitaan peltojen rakennekalkituksen vesiensuojelullista tehoa näin laaja-alaisesti, on maailman laajuisestikin ajatellen toteutettu vähän.

Vesistöjä rehevöittävistä ravinteista selvitetään erityisesti rakennekalkituksen vaikutusta fosforin huuhtoumaan. Pelto-ojista on kerätty 2019-2021 vesinäytteitä, jotka on analysoitu laboratoriossa ja näytteenottoa jatketaan 2022. Eurajoen kohteessa ojien vedenlaatua seurataan myös jatkuvatoimisesti. Mittalaitteet rekisteröivät sulan veden aikana 15 minuutin välein veden sameutta, pH-arvoa, lämpötilaa, sähkönjohtavuutta ja veteen liuenneen orgaanisen aineen pitoisuutta. Pakkanen ja jäätyminen ovat aiheuttaneet mittaustaukoja kunnes kevätsulanta alkaa.

Mittapato ja jatkuvatoiminen vedenpinnan korkeusseuranta takaavat luotettavan virtaaman määrityksen.

Hankkeessa tutkijoiden ja viljelijöiden välinen yhteistyö on tärkeää. Eurajoella rakennekalkittavia peltoja viljelee yhteensä 26 maanviljelijää. Kaikki maanomistajat ovat positiivisella mielenkiinnolla mukana rakennekalkitustutkimuksessa.

Valuma-alueilta huuhtoutuvat ainevirtaamat lasketaan ennen rakennekalkitusta ja sen jälkeen määritetyistä virtaama- ja vedenlaatutiedoista. Ennen ja jälkeen rakennekalkkikäsittelyn laskettuja ainevirtaamia verrataan keskenään sekä vertailuvaluma-alueeseen, jolla ei tehdä lainkaan rakennekalkitusta.

Ainevirtaamiin vaikuttavat monet tekijät otetaan huomioon hankkeessa mahdollisimman hyvin. Esimerkiksi valuma-alueelta huuhtoutuvan fosforin määrä vuositasolla vaihtelee luonnostaan. Sadanta- ja valunta, lannoitusmäärä ja lannan käyttö lannoitteena, satotaso ja viljelykäytännöt vaikuttavat rakennekalkituksen rinnalla siihen montako kiloa fosforia tai kiintoainesta huuhtoutuu pois valuma-alueelta vuosittain.

Kenttätöiden toteutuksesta vastaa pääasiassa Pyhäjärvi-instituutti ja Suomen ympäristökeskus laatii arviot rakennekalkituksen vaikutuksista ravinnehuuhtoumiin Eurajoen ja Pakkalanjärven valuma-alueilla.

Katso Pyhäjärvi-instituutin video rakennekalkituksesta Eurajoella syksyllä 2020.

Peltojen vesistökuormitustutkimukset Paimiossa

Peltokokeissa tutkitaan rakennekalkituksen vaikutuksia peltojen vesistökuormitukseen. Lisäksi tarkastellaan rakennekalkituksen vaikutusta maan rakenteeseen ja viljelykasvien satotasojen kehitykseen. Tutkittavina kasveja ovat sokerijuurikas ja eri viljat. Sokerijuurikkaan tiedetään hyötyvän korkeasta pH-tasosta, joten on hyvin mielenkiintoista päästä seuraamaan rakennekalkituksen vaikutusta sokerijuurikkaalle ja viljalle samanaikaisesti. Tutkimukset suoritettiin Sokerijuurikkaan Tutkimuskeskuksessa Paimiossa (www.sjt.fi).

Vedenlaatua seurataan salaojaputkista otettavilla vesinäytteillä ympäri vuoden. Pellolla tutkitaan myös maassa olevien ravinteiden pitoisuusmuutoksia. Lisäksi tarkkaillaan maan rakenteen kehitystä mm. infiltraatiomittauksilla.

Rakennekalkki levitettiin 2019 vuoden syksyllä ja kalkki muokattiin heti perään maahan kultivaattorilla noin 12 cm syvyyteen. Tutkimuksessa on mukana 2 erillistä koelohkoa, joiden yhteispinta-ala on noin 9 ha. Pelloilla käytettiin kolmea erillistä kalkitustasoa: 0 tn/ha, 8 tn/ha ja 12 tn/ha. Aktiivisen rakennekalkin osuus tuotteissa oli noin 20 %.

Kasvukauden aikana tarkkaillaan myös kasvien ravinteiden ottoa lehtianalyysein ja tehdään NDVI-kuvauksia, jotta saadaan selville, onko rakennekalkituksella vaikutusta kasvin ravinteidenottoon. Syksyisin sadonkorjuun jälkeen selvitetään sadon määrä ja laatu eri kalkitustasojen kohdalla.

Vuonna 2020 koelohkoilla kasvoi kevätvehnää ja sokerijuurikasta. Vuonna 2021 kasveina olivat syysvehnä, rypsi ja sokerijuurikas. Satotulokset on esitetty kuvassa 1. pH tasoja on saatu nostettua odotusten mukaan ja myös satotasot ovat olleet nousujohteisia kalkitusmäärän käytön lisääntyessä. Vuosi 2020 oli sään puolesta hyvin vaihteleva, mikä vaikutti erityisesti vehnän satoon. Vuosi 2021 oli kuiva mikä osaltaan vaikutti satotuloksiin.

Kuva 1. Rakennekalkituksen vaikutus eri viljelykasvien satotasoihin. Jokaisen kasvilajin kohdalla 0 tn/ha käsittelyn sadolle on annettu suhdeluvun arvoksi 100. Aktiivisella rakennekalkilla käsiteltyjen alojen satoja on verrattu käsittelemättömän alueen satoon. Suhdelukujen erotus kertoo, montako prosenttia käsittelyjen välinen satoero on.

Rakennekalkin vaikutus polttoaineen kulutukseen: Lue artikkeli.

Turun seudun koelohkojen tutkimus

Koekenttäjärjestelyiden tavoitteena on kerätä valuma-aluemittakaavan pilotointia täydentävää tietoa rakennekalkituksen vaikutuksista valumavesien laatuun. Erityisenä mielenkiinnon kohteena on vaikutukset ravinne- ja kiintoainesvalumiin.

Turkuun perustetut kaksi rakennekalkituksen koekenttää tarjoavat mahdollisuuden seurata rakennekalkitun ja käsittelemättömän peltoalueen valumavesien eroja mahdollisimman samankaltaisissa sää- ja maaperäolosuhteissa. Koekentät sijoittuvat Turun pohjoisosiin Paattistenjoen valuma-alueelle. Vedenlaadunseuranta perustuu vesinäytteenottoon. Toisella hyvin tasaisella koekentällä seurataan salaojavesien vedenlaatua ja määrää. Toisella, kaltevammalla koekentällä, salaojavesien lisäksi on seurannan kohteena pintavalunnan laatu.

Vedenlaatuseurannat aloitettiin kohteella syksyllä 2019. Koekenttien rakennekalkitukset tehtiin 29.9.2020. Vedenlaadun seurantietoa koekentiltä on vasta rajoitetusti, mutta alustavien tulosten perusteella pellon rakennekalkkikäsittelyllä voidaan vähentää kiintoaineen ja kokonaisfosforin valumia.

Koekenttien toteutuksesta vastaa Turun kaupunki ja Turun ammattikorkeakoulu yhteistyössä. Vedenlaatuseurannan toteutuksesta vastaa Turun AMK.

Rakennekalkkia levitetään Paimion koelohkoille.

Ilmakuva Turun Ainolan koekentältä, jolla seurataan rakennekalkituksen vaikutuksia salaojavalumiin. Kenttä on jaettu kolmeen koelohkoon olemassa olevien salaojien (sininen) mukaisesti (sisältää Maanmittauslaitoksen ortoilmakuva aineistoa 09/2019).

Materiaalit

Rakennekalkkihankkeen materiaalit kootaan tälle sivulle.

#rakennekalkki #vedenvuoro #vesiensuojeluohjelma

Yhteystiedot

Hanketta toteuttavat Turun AMK, Pyhäjärvi-instituutti, Syke, Luke, Sokerijuurikkaan tutkimuskeskus, Turun kaupunki ja ProAgria.

Juha Kääriä, projektipäällikkö, Turun ammattikorkeakoulu. Hankkeen koordinointi juha.kaaria@turkuamk.fi, 050 598 5776

Teija Kirkkala, toiminnanjohtaja, Pyhäjärvi-instituutti. Eurajoen valuma-aluepilotointi. teija.kirkkala@pji.fi 050 343 0432

Maria Kämäri, kehitysinsinööri, Suomen ympäristökeskus. Rakennekalkituksen vesistövaikutusten arviointi maria.kamari@ymparisto.fi, 029 525 1334

Helena Soinne, erikoistutkija, Luonnonvarakeskus. Rakennekalkin maaperävaikutukset, laboratoriokokeet. helena.soinne@luke.fi, 029 532 2118

Sakari Malmilehto, tutkija, Sokerijuurikkaan tutkimuskeskus. Sato- ja maaperävaikutukset. sakari.malmilehto@sjt.fi, 040 518 9087

Liisa Vainio, ympäristönsuojelusuunnittelija, Turun kaupunki. Koekenttäjärjestely liisa.vainio@turku.fi, 040 526 4767

Terhi Ajosenpää, hankkeen viestintävastaava, ProAgria Länsi-Suomi. Viestintä. terhi.ajosenpaa@proagria.fi, 043 825 1221

Tarja Haaranen, ohjelmapäällikkö, ympäristöministeriö. Vesiensuojelun tehostamisohjelma. tarja.haaranen@ym.fi, 0295 250 282