Hiilen nieluviljelyn periaatteita

Hiilen nieluviljely (Carbon sink husbandry) on 2010-luvulla kehittynyt oppi maa- ja metsätalouteen. Opin ytimessä on alkuaine hiili. Kestävästi harjoitettuna hiiliviljely vaikuttaa positiivisesti ilmaston muutoksen torjunnassa. Se kohentaa ja parantaa maaperän humusta etenkin pelloilla. Se lisää bioenergian tuotantoa.

Nieluviljely on tullut 2020-luvulla entistä ajankohtaisemmaksi, kun ilmaston muutoksen torjunta tiukkenee. Kehitystä kuvaa esimerkiksi hiilidioksidin tonnihinnan jatkuva nousu EU:n hiilipörssissä. Juhannuksen alla 2021 hiilidioksidin hinta oli 55 euroa tonnilta, 3 vuotta sitten 17 euroa.

Nieluviljelyn eteneminen käytännön taloustasolle edellyttää kuitenkin, että maa- ja metsätalouden hiilen nieluvirrat kytketään kokonaisvaltaiseen hiilipörssiin.

Hiilen nieluviljelyä on perusteellisimmin tutkittu metsätaloudessamme. Olemme seuranneet jo sadan vuoden ajan maaperän yläpuolisen hiilivaraston eli metsiemme puuston kuutioiden kasvua. Maataloudessa hiilen nieluvarastot ovat pääosin maaperän alapuolisia. Niitä on mitattu Suomen pelloilla vuodesta 1987.

Peltojen humuksen, orgaanisen hiilen, yksinkertaisemmin alkuainehiilen hupenema, on viime vuosikymmenten aikana kasvanut paitsi kansalliseksi, myös maailmanlaajuiseksi ongelmaksi. Kyseessä on ruoan tuotannon haaste koko ihmiskunnalle.

Hiilen nieluviljely pelloilla, tai vaikkapa turvetuotannon jättömailla yhdistää metsänviljelyn ja peltoviljelyn opit. Yhdistettynä puhumme peltometsäviljelystä (AgroForestry). Etenkin Afrikassa (kuva 1) jo satoja vuosia sovellettuja peltometsäviljelyn menetelmiä on hiilen nieluviljelyssä mahdollinen soveltaa myös Suomessa ja muualla Euroopassa.

Kuva 1. Peltometsäviljelyä Etiopian ylänkömaalla. A-lohkolla vehnää, F-lohkolla typensitojapuita osin karjanrehuksi, osin polttopuuksi.

 

Hiilen nieluviljelyn periaatetta Suomen pelloille ja turvetuotannon jättömaille on kehitelty lähinnä vasta teoreettisella, tiedekirjallisuuden tasolla. Kyseessä on kaksi menetelmää: (A) lohkoviljely ja (B) peltometsäviljelyn kaistalemenetelmä.
Molemmat menetelmät voisivat Suomessa perustua 10 vuoden kiertoviljelyyn. Kummankin menetelmän pohjana voisivat olla yhtäältä Alkon Rajamäen 10 vuotisen kokeen maanpäällisen biomassan kasvutulokset, toisaalta Ruotsissa jo yli 20 vuoden ajan seurattu biomassan maanalainen kasvu ja hiilen sidonta (viitteet Hytönen ja Rytter).

Lohkoviljelyn menetelmässä kyseisellä lohkolla kasvatetaan tiheään viljeltyä lyhyen kierron lehtipuuta, Rajamäen mallin mukaisesti hyvin vesovaa Salix-pajua. Ensimmäinen kiertoaika on 3 vuotta ja toinen kiertoaika 7 vuotta. Paaluvuonna 10 lohko korjataan hakkeeksi. Lohko muokataan tyypillisesti viljalle.

Kuohkeutunut, hiilen nieluvarastoiltaan vahvistunut maaperä (kuva 2) voi tuottaa viljaa seuraavat 10 vuotta.

 

Kuva 2. Salix-paju, juurinielu. Vasen: yhdestä pistokkaasta noin 5 vuodessa vesonut kanto. Oikea: pajun kantojen alle kasvanutta hienojuuristoa.

 

Peltometsäviljelyssä on kaksi kaistaletta. A-kaistale (Agro) on leveydeltään esimerkiksi nykykoneillemme sopiva 4 tai 5 metriä. F-kaistaleella (Fore) on esimerkiksi Salix-pajun paririvi 80 cm:n välein. A-kaistaleella voi kasvaa perinteisiä yksivuotisia peltokasveja, tai vaikkapa kuituhamppua selluteollisuudelle. F-kaistale korjataan 3 vuoden iässä ja edelleen 7 vuoden päästä. Paaluvuonna 10 myös peltometsäviljelyn kuvion voi muokata kokonaisuudessaan viljalle. Tai Salix-pajun paririvi voidaan viljellä toiseen paikkaan, kaistaleiden uudelleen järjestelyllä.

Nieluviljelyssä on kyse myös muista alkuaineista kuin hiilestä (C). Tänään ympäristön kannalta yhä keskeisempiä ovat esimerkiksi hyötyravinteet typpi (N) ja fosfori (P) sekä vaikkapa haitta-aine kadmium (Cd). Jo puoli vuosisataa Suomessa ja Ruotsissa kestänyt Salix-pajun tutkimus osoittaa, että biomassan kasvu on parhaimmillaan, kun viljelmä lannoitetaan yhteiskunnan jätelietteillä tai jätevesillä. Ne sisältävät runsaasti jätetyppeä ja jätefosforia, usein myös jätekadmiumia. Tyyppiesimerkki jäteravinteilla kasvatuksesta on Alkon Rajamäen koe 1980-luvulla (kuva 3a). Tuoreempi esimerkki on Kuusamon jätevedenpuhdistamon koe 2010-luvulla (kuva 3b).

Kuva 3. Salix-pajua Rajamäen jätelietteellä (vasen, a; kuva Metla) ja Kuusamon jätevedellä (oikea, b)

 

Nieluviljelyä on syytä kehittää alkuaineiden kannalta kokonaisuutena. Hiilen virtojen hallinta ilmakehään, typen ja fosforin virtojen hallinta vesistöihin ja esimerkiksi haitta-aine kadmiumin sieppaus Salix-pajun biomassaan (korjattavaan hakkeeseen ja lopulta tuhkaan) voidaan yhdistää nieluviljelyllä. Tällä on merkityksensä niin ilmastolle, yhteiskunnan jäteongelmille kuin maa- ja metsätalouden uuden ulottuvuuden kehittymiselle.

Sekä nieluviljelyn lohkomenetelmä että peltometsäviljelyn kaistalemenetelmä tuottavat säännöllisesti bioenergiaa, hakkeena. Tasaisella maalla hakkeen voi korjata kevyemmällä puimurimenetelmällä, kuin minkä normaalin metsähakkeen korjuu (keräily) metsistämme nykyään vaatii. ”Nieluhakkeen” tuotannon voi laskea olevan maa- ja metsätilalliselle tuottavampaa kuin metsähakkeen tuotannon.

Eräs jo lähitulevaisuuden ulottuvuus on biohiili. Sen merkitys maaperän hiilen nieluvaraston lisääjänä nousee hiilidioksidin pörssihinnan nousun myötä. Nieluviljelyn tuottama Salix-pajun hake voidaan muuntaa heti biohiileksi ja muokata maaperään esimerkiksi peltometsäviljelyn A-lohkoon.

Ääritapauksessa runkomassan voi muokata hakkeena maaperään sellaisenaan. Tästä on vuodelta 2003 pilot-koe lounaissuomalaisella maatilalla (kuva 4).

Kuva 4. Salix-pajun muokkaus pellon maaperään.

 

Nieluviljelyn mahdollisuudet ovat Suomen maa- ja metsätaloudelle moninaiset. Suomessa jo kehitetyille ja pian kehitettäville uusille menetelmille voisi avautua heti vientimahdollisuuksia muuallekin Eurooppaan. Ulottuvuus on myös maailmanlaajuinen. Maaperän humuksen parantaminen lehtipuilla ja biohiilellä olisi erityisen tärkeään tropiikin kuivissa maissa. Menetelmää ehdotetaan muun muassa Saharan ilmastometsityksen osaseksi.

Suomessa olisi tarve nieluviljelyn pilot-hankkeelle, kokoluokaltaan käytännön maatilan tasolla. Hanke voisi ottaa oppia Alkon Rajamäen kokeesta Suomessa ja Ruotsissa tehdystä pitkän ajanjakson kokeilutoiminnasta.

 

Viitteitä:

Hytönen, J. 1985. Teollisuuslietteellä lannoitetun vesipajun lehdetön maanpäällinen biomassatuotos. Folia For. 614:1-16.

Hytönen, J. 1995. Ten-year biomass production and stand structure of Salix ”Aquatica” energy forest plantation in Southern Finland. Biomass and Bioenergy 8(2):63-71.

Pohjonen, V. 2019. Kuusamon sadetusmetsä kasvaa, haihduttaa ja kierrättää. Koillismaan Joulu 2019: 6-7.

Rytter, R. 2001. Biomass production and allocation, including fine-root turnover, and annual N uptake in lysimeter-grown basket willows. For Ecol. Manage 140:177-192.

Rytter, R. 2012. The potential of willow and poplar plantations as carbon sinks in Sweden. Biomass and Bioenergy 36:86-95.

Rytter, R., Rytter, L. & Högbom, L. 2015. Carbon sequestration in willow (Salix spp.) plantations on former arable land estimated by repeated field sampling and C budget calculation. Biomass and Bioenergy 83:483-492.

 

+4
Veli Pohjonen
Sitoutumaton Kuusamo

Kirjoittaja on Helsingin yliopiston agronomi (1972), maatalous-
ja metsätieteiden tohtori (1975) sekä metsänhoitotieteen dosentti (1989). Hän toimi professorina Joensuun yliopistossa 1990-1999. Hän kirjoittaa maa- ja metsätaloudesta, laajemmin biotaloudesta, sekä Suomen että kehitysmaiden näkökulmasta.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu