Säätösalaojituksen ja salaojakastelun vaikutus tuottavuuteen ja ympäristökuormitukseen hietamaalla

Säätösalaojituksen ja salaojakastelun vaikutus tuottavuuteen ja ympäristökuormitukseen hietamaalla
The impact of controlled drainage and subirrigation on productivity and environmental load on a sandy loam soil

Säätösalaojitus on tunnistettu tehokkaaksi keinoksi vähentää viljelyn aiheuttamaa ympäristökuormitusta turvemailla [1, 2], mutta kivennäismaapelloilla tutkimusta on tehty vähemmän, vaikka potentiaali tuotannolliseen hyötyyn on suurempi. Sievissä sijaitsevalla koekentällä tutkittiin säätösalaojituksen ja salaojakastelun vaikutuksia peltoviljelyn tuottavuuteen ja vesistökuormitukseen vuosina 2021–2024. Koekentällä on säätösalaojitettu ja kasteltu säätöalue sekä tavanomaisesti salaojitettu verrokkialue [3]. Salaojat on asennettu 1 metrin syvyyteen 15 metrin ojavälillä kesäkuussa 2015. Säätöalueen reunat on eristetty muovilla, joka ulottuu lähes kahden metrin syvyyteen. Koekentän maalaji on hietaa ja hiuetta, ja keskikaltevuus on alle 0,2 %.

Pohjavedenpinnan korkeutta mitattiin manuaalisesti keskimäärin 1–2 kertaa viikossa ja automaattisilla mittareilla 4 tunnin välein [4]. Salaojavaluntaa mitattiin jatkuvatoimisesti tunnin välein. Kiintoaineen, fosforin ja typen pitoisuudet salaojavalumavesistä määritettiin kokoomanäytteistä. Satohavainnot kerättiin 0,25 m2 alalta 4 rinnakkaisena ja sadanta mitattiin automaattimittarilla. Säätökaivon padotus asetettiin 50 cm maanpinnan alapuolelle säätökaivon kohdalla, ja annettiin olla päällä lähes yhtäjaksoisesti. Säätöaluetta kasteltiin pumppaamalla vettä salaojastoon läheisestä joesta kasvukauden aikana.

Tulokset osoittivat, että säätösalaojitus ja salaojakastelu nostivat pohjavedenpintaa kesäisin, mutta talvella eroja ei ollut juuri havaittavissa. Padotuksen ja salaojakastelun vaikutus näkyi jopa 7,5 m päässä salaojasta molempina vuosina, mutta selvin ero oli nähtävissä lähellä salaojaa (0,2 m etäisyydellä). Keskimäärin säätösalaojituksella ja salaojakastelulla saavutettiin noin 30 cm ero pohjaveden tasoon kasvukaudella verrokkialueeseen verrattuna. Vuonna 2022 säätösalaojitetulle alueelle pumpattiin kasteluvettä noin 140 mm, vuonna 2023 22 mm ja vuonna 2024 noin 240 mm vastaava määrä. Vuosina 2021-2023 salaojavalunta oli pienempää säätösalaojitetulta alueelta kastelusta huolimatta. Vuoden 2024 aikana säätösalaojitetulta alueelta tuli lokakuun loppuun mennessä noin 330 mm valuntaa, ja verrokkialueen valunta oli noin 220 mm. Vuoden 2024 runsaampi kastelu aiheutti noin 185 mm vastaavan määrän valuntaa.

Kiintoaines- ja ravinnepitoisuudet olivat vuoden 2023 aikana molemmilla alueilla samansuuruisia, lukuun ottamatta typen pitoisuuksia, jotka olivat jatkuvasti suuremmat verrokki- kuin säätöalueella. Yleisesti ottaen kiintoaineksen ja ravinteiden vuosikuormat 2022–23 molempien koealueiden salaojavalunnassa ovat olleet joko samansuuruisia tai pienempiä kuin vuosikuormat 2020–21, mikä todennäköisesti johtuu pellon viljelykierron vaiheesta, kun vuonna 2020 pellolle kylvettiin monivuotinen nurmi. Säätösalaojitetun alueen kumulatiiviset kiintoaines- ja kokonaistyppikuormat olivat vuonna 2023 pienemmät verrattuna verrokkialueeseen. Vuonna 2024 kiintoaine- ja ravinnekuormitus olivat säätö- ja verrokkialueelta noin samansuuruiset, kun säätöalueen kuormitus kasvoi kastelun vaikutuksesta verrokkialueen tasolle.

Vuonna 2023 kokonaistypen pitoisuudet säätösalaojitetulla alueella olivat noin puolet verrokkialueen pitoisuuksista, ja nitriitti- ja nitraattitypen osuudet kokonaistypestä olivat myös pienempiä. Ammoniumtypen pitoisuudet olivat puolestaan suurempia, mutta niiden osuudet kokonaistypestä olivat häviävän pieniä. Vuonna 2024 koealueiden väliset erot olivat vähäisiä, lukuun ottamatta syksyä, jolloin verrokkialueen salaojavalunnan typpipitoisuudet lähtivät nousuun, mutta säätöalueen eivät. Säätöalueen salaojavalunnan typpipitoisuudet olivat koko tarkastelujakson ajan samansuuruiset kuin samaan aikaan havainnoidut jokiveden pitoisuudet, mutta verrokkialueen vastaavat pitoisuudet olivat jopa moninkertaiset jokiveteen verrattuna. Salaojavalunnasta mitatun kokonaisfosforin pitoisuudet olivat pieniä molemmilla alueilla, ja kumulatiiviset fosforikuormat pysyivät alhaisina kuten edellisvuosina.

Satotasot olivat samansuuruiset salaojien kohdalta ja puolivälissä mitattuna nurmiviljelyn jokaisena vuonna (2021-2023). Säätösalaojituksen ja salaojakastelun avulla nurmella saavutettiin vuosittain 6–27 % sadonlisä tavanomaiseen ojitukseen verrattuna. Vuonna 2024 koealueella viljeltiin syysvehnää, ja säätösalaojituksella saavutettiin tämän koekentän tutkimuksien suurin sadonlisä: yli 70 % salaojien kohdalta havainnoituna, ja 97 % salaojien puolivälistä. Vuoden 2024 satotulokset tukevat myös tämän koekentän aiempia havaintoja, joissa sadonlisä oli sitä suurempi, mitä huonompi satotaso oli.

Kirjallisuus
[1] Heikkinen, J., Lång, K., Honkanen, H., Myllys, M. 2024. Mitigation of Greenhouse Gas Emissions by Optimizing Groundwater Level in Boreal Cultivated Peatland. Wetlands 44, 78 (2024). https://doi.org/10.1007/s13157-024-01833-4
[2] Wejberg, H., Miettinen, A., Lehtonen, H., Mäkelä, M., Häggblom, O. & Myllys, M. 2024. Vesienhallinnan taloudelliset edellytykset turvepelloilla. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 78/2024. Luonnonvarakeskus. Helsinki. 41 s.
[3] Äijö H., Myllys M., Sikkilä M., Salo H., Salla A., Nurminen J., Paasonen-Kivekäs M., Koivusalo H. 2021. Vesitalouden hallinta vesiensuojelussa (VesiHave). Loppuraportti 2021. Salaojituksen tutkimusyhdistys ry:n tiedote 35.
[4] Äijö H., Myllys M., Sikkilä M., Salo H., Salla A., Paasonen-Kivekäs, M, Koivusalo, H., Mäkelä, M., Nurminen J., Paavonen, E., Isomäki, K., Jokinen, V., Laine-Kaulio, H., Häggblom, O., Sikkilä, M. 2023. Vesitalouden hallinta vesiensuojelussa 2 (VesiHave2). Loppuraportti 2023. Salaojituksen tutkimusyhdistys ry:n tiedote 37.