Literatura científica selecionada sobre o tema "Salaojitus"

Rannikkoalueidemme sulfidipitoiset maat ovat muinaiseen Itämereen kerrostuneita sedimenttejä. Meren pohjan hapettomiin oloihin vajonneesta kasvijätteestä ja meriveden sulfaatista syntyi bakteeritoiminnan ansiosta rikkiyhdisteitä, joista on muodostunut sulfidisavikerrostumia. Jos sulfidikerrostuma hapettuu, syntyy rikkihappoa, joka happamoittaa sekä maan että valumaveden, ja seurauksena voi olla esim. kalakuolemia. Happamuusongelman syntymistä on pyritty välttämään pitämällä sulfidisavet pohjaveden peitossa. Tasaisilla peltomailla pohjaveden korkeutta voidaan säätää säästösalaojituksen avulla. Säätösalaojituksessa pohjaveden korkeuden säätöä voitaneen tehostaa myös asentamalla pellon reunaan muovikalvo, joka estää veden valumista pellolta, sekä pumppaamalla salaojiin lisävettä. Söderfjärdenin pilottikentällä (18,5 ha) Vaasassa on seurattu kesäkuusta 2010 lähtien kolmea erilaista salaojitusta: 1) säätösalaojitus ja lisäveden pumppaus, 2) säätösalaojitus ja 3) normaali salaojitus. Tavoitteena on selvittää eri salaojitusmenetelmien vaikutuksia sulfidisaven hapettumiseen ja siitä aiheutuvaan happamuusongelmaan. Kentällä mitattiin mm. pohjaveden korkeus sekä salaojaveden pH, asiditeetti, sulfaatti- ja typpipitoisuudet, kasvihuonekaasupäästöjä (CO2 ja N2O) sekä maan ja kasvien ravinne- sekä metallipitoisuuksia. Säätösalaojitus yhdistettynä lisäveden pumppaamiseen piti pohjaveden pinnan sulfidikerroksen yläpuolella melkein koko viljelylohkolla ympäri vuoden. Ainoastaan lohkon yläosassa elokuun lopulla sulfidisavea oli hapettumiselle alttiina. Suurin sulfidien hapettumisriski oli normaalissa salaojituksessa. Salaojavesissä ei kuitenkaan havaittu eroja eri ojitusmenetelmien välillä. Sen sijaan vuodenaika vaikutti vedenlaatuun. Salaojaveden alhaisimmat pH-luvut (3,8–4,1) ja suurimmat asiditeetit sekä sulfaatti- ja kokonaistyppipitoisuudet mitattiin syksyllä. Salaojaveden typpi oli pääasiassa nitraattimuodossa (6,7–31 mg l-1). Kokonaisfosforipitoisuus (< 0,07 mg l-1) oli pienempi kuin yleensä viljelysmailla. Kaikkien koejäsenien kasvihuonekaasupäästöistä typpioksiduuliemissiot (N2O) olivat suuremmat kuin eloperäisillä mailla, joilla yleensä esiintyy suuria päästöjä. Viljelymaan ja viljelykasvien ravinnepitoisuudet vastasivat tavanomaisilta mailta mitattuja pitoisuuksia. Vaikka viljelymaan happamuus liuottaa metalleja maaperästä, ohran jyvistä ja oljista mitatut raskasmetallipitoisuudet eivät olleet epätavallisen suuria eivätkä ylittäneet terveydelle haitallisia raja-arvoja. Viljelijöiden mukaan säätösalaojitus yhdistettynä muovikalvon asentamiseen ja lisäveden pumppaamiseen on toiminut hyvin. Säätösalaojitus yhdistettynä lisäveden pumppaukseen näyttää alustavien tulosten mukaan pitävän pohjaveden korkeuden riittävän korkealla, jotta sulfidien hapettuminen kasvukauden aikana estyy. Toistaiseksi pohjaveden korkeudella ei todettu olevan vaikutusta valumaveden tai kasvien ravinne- ja metallipitoisuuksiin. Seuranta jatkuu vielä vuoden 2012.

Suomen kasvintuotantoa rajoittaa lyhyt kasvukausi, matala kasvukauden lämpötila ja siten alhaiseksi jäävä lämpösumma. Ilmastonmuutoksen myötä koko maapallon ja myös Suomen keskilämpötila nousee. Suomelle tämä merkitsee kasvukauden pidentymistä ja lämpösumman nousua. Pidempi kasvukausi mahdollistaa satoisten pitkän kasvuajan lajikkeiden käyttöönoton Suomessa. Uusien kasvilajien ja -lajikkeiden myötä kasvintuotanto voi vähitellen tehostua. Myös ilman hiilidioksidipitoisuuden nousu lisää viljelykasvien fotosynteesiä ja satoa. Lisäys on suurinta kasveilla, joiden kehitys tuleentumista kohti ei etene tiukasti lämpösumman mukaan ja jotka voivat lisätä sadoksi kerättävää massaa rajatta. Tällaisia kasveja ovat esim. nurmet ja bioenergiakasvit sekä juurisatokasvit. Viljoilla kehityksen sitoutuminen lämpösummaan ja jyvän rajoitettu koko estävät hiilidioksidipitoisuuden nousun täyden hyödyntämisen. Alkukesän kuivuus tulee olemaan ongelma myös tulevassa ilmastossa. Vaikka sademäärä keskimäärin nousee, suurin nousu tapahtuu kasvukauden ulkopuolella. Lisääntynyt haihdunta kohonneessa lämpötilassa, samoin kuin suuremmat satotasot vaativat kuitenkin entistä enemmän vettä. Syyskylvöisten ja monivuotisten kasvien paremmat viljelymahdollisuudet tulevaisuudessa helpottavat osaltaan kuivuusongelmaa, kun kasvit voivat käyttää hyväkseen talvisateiden tuomaa kosteutta alkukasvukaudella. Lämpimämmät olot tuovat Suomen kasvintuotannolle myös erilaisia haittoja ja riskejä. Lämpimämmässä ilmastossa kasvitaudit ja tuholaiset tulevat mitä suurimmalla todennäköisyydellä lisääntymään, ja niiden torjuntakustannukset pienentävät sadonlisäyksen tuomaa taloudellista hyötyä. Myös maan mikrobitoiminta kiihtyy, jolloin vaarana on humuksen väheneminen ja ravinteiden lisääntynyt mineralisaatio ja huuhtoutuminen. Runsaammat talvisateet puolestaan edelleen lisäävät huuhtoutumisriskiä ja eroosiota. Monivuotisten runsasjuuristen kasvien viljely, pellon tiivistymisen välttäminen ja toimiva salaojitus vähentävät näitä riskejä. Sääolojen kannalta Etelä-Suomesta saattaa lähivuosikymmeninä tulla nykyisen Tanskan veroinen maataloustuottaja. Suomen tulo osaksi Euroopan vilja-aittaa riippuu kuitenkin Suomen maatalouden sopeutumiskyvystä uudenlaisen ilmaston hyötyihin ja haittoihin, maailmankaupasta ja kasvintuotannon tuotteiden kysynnästä. Kasvintuotannon tuotteiden kysyntään vaikuttaa lähitulevaisuudessa vahvasti kasvintuotanto-olojen kehitys muualla maailmassa. Myös viimeaikainen bioenergiabuumi sekä elintason nousu runsaan väkiluvun alueilla, esim. Kiinassa ja Intiassa, lisäävät peltokasvituotannon ja maataloustuotteiden kysyntää ja hintaa ja siten tuotannon kannattavuutta.

Palkokasvien käyttö on viime aikoina lisääntynyt väkilannoitteiden ja väkirehujen hintojen äkillisten vaihteluiden myötä. Vaikka palkokasvien viljely ei ongelmatonta olekaan, katsotaan riskien kuitenkin monesti olevan pienempiä ja ainakin helpommin hallittavia kuin esimerkiksi maailman markkinahinnat. Nurmitilalla palkokasvien käyttö on helpointa aloittaa apilan lisäämisestä nurmiseoksiin, mutta nurmen välikasvina voidaan viljellä palkoviljoja kuten hernettä, härkäpapua ja jopa lupiinia viljojen kanssa seoksena. Sato voidaan korjata joko puiden tai säilörehuksi. Palkokasvit hyödyntävät karjanlannan ravinteet tehokkaasti ja lisäväkilannoitusta ei välttämättä juurikaan tarvita. Puna-apila on nurmiemme yleisin palkokasvi, mutta myös alsike- ja valkoapilaa käytetään varsinkin vaihtelevilla lohkoilla. Valkoapila kestää myös laidunnusta ja sinimailasta voi kokeilla hyvärakenteisille vähemmän happamille maille. Palkokasvit tuovat nurmen korjuuaikaan joustoa, koska niiden sulavuus laskee heiniä hitaammin. Palkokasvien biologinen typensidonta toimii tavallaan pellon ja tilan omana typpitehtaana. Tämä tehdas toimii tehokkaimmin, kun palkokasvit viljellään seoksina typpeä sitomattomien kasvien kanssa, typpilannoitus pidetään kohtuullisena ja nurmisato korjataan pois pellolta. Näin palkokasvien viljely ei myöskään lisää typen huuhtoutumista, jota usein pelätään. Apilan säilyminen nurmissa on koettu jonkin verran ongelmalliseksi. Tähän auttavat nurmen maltillinen lannoitus, uudet satoisat ja hyvin talvehtivat lajikkeet, oikea korjuuajankohta, pellon muotoilut ja toimiva salaojitus, tallausvaurioiden minimoiminen ja apilattomien vuosien pitäminen viljelykierrossa. Nurmea ei pitäisi viljellä ns. nurmesta nurmeen, koska maa ”väsyy”, kasvitaudit ja monivuotiset rikkakasvit yleistyvät ja sitä kautta satotasot laskevat. Kaura ja rypsi ovat hyviä välikasveja apilanurmen viljelyssä, koska niillä sanotaan olevan puhdistava vaikutus apilan tauteja vastaan. Perinteisen herne-kauran voi viljellä kokoviljasäilörehuksi ja herneeksi kannattaa valita reheväkasvuinen vihantarehuherne, joka tuottaa runsaasti biomassaa ja valkuaista ja on sulavuudeltaan erinomaista. Rypsin viljely nurmen suojakasvina onnistuu hyvin lisäten samalla rapsikuoriaisen luontaisia vihollisia pienentäen näin rypsin viljelyn riskejä. Rehunurmen apilapitoisuudeksi voidaan suositella 40−50 % kuiva-aineesta. Tällöin pellon typpitase on tasapainossa, rehun raakavalkuaispitoisuus on noin 14 % ja syönti-indeksikään ei enää nouse tuon osuuden jälkeen. Nämä typpeen liittyvät tulokset on saatu luomunurmista, joita on lannoitettu karjanlannalla pääasiassa nurmen perustamisvaiheessa. Laskelmiin vaikuttavat oleellisesti heinien ja apiloiden typpipitoisuudet, jotka voivat vaihdella suurestikin. Nurmen apilapitoisuutta voi arvioida ottamalla itse näytteitä ja määrittämällä apilapitoisuuden, vertaamalla peltoaan Artturi® –verkkopalvelusta löytyviin valokuviin tai sieltä löytyvällä rehun kalsiumpitoisuuslaskurilla.

Euroopan laajimmat happamien sulfaattimaiden esiintymät ovat Suomessa, Pohjanmaan rannikolla. Ne ovat kuivatuksen ja kalkituksen jälkeen hyviä viljelysmaita. Niiden pohjamaassa on lisäksi runsaat kasveille käyttökelpoisen typen varat, joita syväjuuriset kasvit voinevat hyödyntää. Salaojitetun sulfaattimaan pohjamaassa oleva sulfidi hapettuu vähitellen rikkihapoksi, joka liuottaa metalleja maa-aineksesta. Sulfaattimailta tulevat valumavedet ovatkin johtaneet kalakantojen heikkenemiseen ja suoranaisiin kalakuolemiin varsinkin kuivien kesien jälkeen. Ongelmia alkoi laajemmin ilmetä 1970-luvulla, kun sulfaattimaiden salaojitus yleistyi. Sulfaattimailta tulevaa happamuusongelmaa pidetäänkin yhtenä vaikeimmin ratkaistavana vesiensuojeluongelmana maassamme. Viljeltyjen sulfaattimaiden tarkkaa levinneisyyttä Suomessa ei tiedetä, koska kattavia maaperäkartoituksia niiden esiintymisestä ei ole tehty. Arviot vaihtelevat 50 000 - 330 000 ha:n välillä sen mukaan, millaiset maat luetaan sulfaattimaiksi. Nämä maat eivät ole yhtenäinen ryhmä, vaan suurinta kuormitusta tulee todennäköisesti sellaisilta hiljattain salaojitetuilta alueilta, joilla sulfidikerrokset ovat lähellä maan pintaa (<1,5 m). Usein tällaisia alueita ovat lähellä rannikkoa olevat pengerrysalueet. Sulfaattimaat tulisikin jakaa erilaisiin luokkiin sen perusteella, minkä suuruista kuormitusta niiltä oletetaan tulevan. Erityyppisillä sulfaattimailla tarvitaan erilaisia toimia niiden maatalouskäytön ja ympäristönsuojelun tavoitteiden yhteensovittamiseksi. Kun pyritään sulfaattimailta tulevan happamuuskuormituksen hallintaan, keskeistä on sulfidien hapettumisen estäminen. Tähän tavoitteeseen päästään, kun sulfidit pystytään pitämään mahdollisimman suuren osan vuotta pohjaveden pinnan alapuolella. Säätösalaojitus, varsinkin yhdistettynä kalkkisuodinojitukseen, on vähentänyt kuivatusvesien happamuutta ja metallipitoisuuksia. Menetelmä näyttää toimivan, jos sulfidikerrokset ovat melko syvällä (2-3 m). Viljelykasvien runsas vedenkäyttö kesällä johtaa väistämättä pohjaveden pinnan merkittävään laskuun säätösalaojituksesta huolimatta. Sellaisilla mailla, joilla sulfidikerrokset ovat lähellä maan pintaa, ne jäävät kesällä kuivilleen säätösalaojitetulla pellollakin, jolloin sulfidi pääsee hapettumaan. Tällaisilla mailla happamuuden syntyä voitaneen ehkäistä kuivatusvesien kierrättämisellä ja suoranaisella veden pumppaamisella ojastoon. Korkeaa pohjaveden pintaa sietävien kasvien viljely sulfaattimailla on tutkimisen arvoista. Äärimmäisenä toimena, joka saattaa tulla kysymykseen kaikkein vaikeimmilla alueilla, on kuivatuksen huomattava vähentäminen tai kuivatuksesta luopuminen. Näillä äärimmäisillä toimilla on huomattava vaikutus maatalouden harjoittamiseen ja tuotannon kannattavuuteen. Ennen kuin maatalouden kannattavuuteen ja tuotantoedellytyksiin kohdistuvia toimia ruvetaan edellyttämään, on selvitettävä, kuinka suurta maatilojen määrää ja kuinka suurta osuutta niiden pinta-alasta erilaiset toimenpiteet kohdistuisivat ja arvioitava tällä perusteella toimenpiteiden taloudelliset vaikutukset ja niiden toteuttamisen realistisuus. Tukijärjestelmiä on kehitettävä uusia vaatimuksia vastaaviksi. Luontoarvokaupan ulottaminen sulfaattimaille ja maanvaihtona toteutettavat tilusjärjestelyt voimakkaimmilla happamilla sulfaattimailla ovat harkinnanarvoisia vaihtoehtoja mahdollisten sulfaattimaihin kohdistuvien käyttörajoitusten kompensoimiseksi. Vaikka kattavia kartoituksia ei toistaiseksi ole olemassa, erilaisiin toimiin happamuuden syntymisen ehkäisemiseksi voidaan jo nyt ryhtyä tiedossa olevilla sulfaattimaa-alueilla.

Siika- ja Pyhäjoen valuma-alueet kuuluvat Suomen happamien sulfaattimaiden riskivyöhykkeelle. Alueella toimivan ”Happaman vesistökuormituksen ehkäisy Siikajoki-Pyhäjoki –alueella 2009-2012” eli Haku –hankkeen tavoitteena on kartoittaa aluetta sulfaattimaiden suhteen ja tehdä vedenlaatu tutkimusta sekä testata eri menetelmiä happamuusongelman torjuntaan maa- ja metsätaloudessa. MTT Ruukin salaojamenetelmien vertailukokeessa testataan kolmen erilaisen salaojatyypin a) salaojakastelu ja kuivatusvesien kierrätys, b) säätösalaojitus ja c) normaali salaojitus vaikutusta peltolohkolta lähtevään happamaan vesikuormaan. Ojitusalueet jaettiin vielä kuonakäsittelyllä (9 tn/ha) kahteen osaan. Kuuden hehtaarin peltolohkolla on näin yhteensä kuusi hehtaarin testilohkoa.Alueella on mitattu poistuvan veden virtaamaa ojituslohkoilta, veden laatua (pH, johtoluku, alkaliniteetti, asiditeetti, Al, Mn, Co ja Fe) ja vedenpinnankorkeutta salaojakaivoissa. Myös satotuloksia (kg/ha) on testattu. Alustavia tuloksia on kertynyt vuosilta 2010 ja 2011. Salaojituskenttä perustettiin lokakuussa 2009. Syksyn 2009 lähtötilanteen pH –tulokset testausalueen salaojakaivoista olivat erittäin matalia 2,9-3,3. Sääolot tarkastelujaksolla ovat olleet edulliset happamoitumiselle, sillä kesät 2009, 2010 ja 2011 ovat olleet erittäin kuumia ja melko kuivia, loppusyksyllä on satanut normaalisti, talvet ovat olleet runsaslumisia (ja hyvin kylmiä), ja keväällä lumensulamisvesien myötä virtaamat ovat olleet suuria. Ojitusten vaikutukset veden laatuun riippuivat suuresti ojitusalueen maaprofiilista. Normaalisalaoja-alueella odotettiin vaihtoehdoista huonoimpia veden laatutuloksia, mutta koska tällä alueella ei sulfaattia esiintynytkään yhtä paljon ojitussyvyydellä kuin muilla testilohkoilla, olivat alueen vedenlaatutulokset vertailun parhaimmat, vaihdellen pH 3,8-4,5. Sen sijaan säätöojitusalueella pH-tulokset ovat olleet lähes jatkuvasti alle 3,5 ja kastelualueella on koko kesän jatkunut kastelu nostanut pH:n parhaimmillaan yli pH arvon 4. Vedenpinnankorkeudet ovat salaojakaivoissa vaihdelleet runsaasti normaali- ja säätösalaojakaivoissa, mutta kastelualueella vesitasoa on pyritty pitämään mahdollisimman tasaisena. Säätökaivojen ylivirtaus on sekä säätöalueella että kastelualueella säädetty 80-90 cm syvyyteen. Säätöojitusalueella vesi on ollut alimmillaan kesällä 2011, n. 125 cm. Normaalisalaojakaivoon pyrkii tulvimaan vettä piiriojasta, mikä on haitannut veden laadun ja määrän seurantaa. Ojitusten vaikutuksista pellon sadontuottopotentiaaliin ei ole saatu yhteneviä tuloksia. Vuonna 2010 kastelu- ja säätöojitus näyttivät hieman lisäävän satoa jos kuonaa ei ollut käytetty, mutta jos alue oli käsitelty kuonalla, satotulokset olivat hyvin tasaiset. Vuonna 2011 keskimäärin suurimman satotuloksen sai normaalisalaojitus ja pienimmän kastelualue. Ojitus-tai kuonakäsittelyllä ei ollut tuolloin ollut vaikutusta tuloksiin. Menetelmien soveltaminen alueelle ja yleensäkin maankäyttöön liittyvät ratkaisut sulfaattimailla askarruttavat maanomistajia. Säätösalaojitukseen yleensä ollaan valmiita, mutta toiminnalle halutaan selkeä tuki yhteiskunnalta. Salaojakastelu ei ole mahdollinen kuin jokirantapelloilla, ja kastelun kustannukset riippuvat kastelujärjestelmästä (perustamis-, sähkö-, varaosa- ja työkustannukset) ja kasvukauden sääoloista.

Abstract There are various methods available for treating the runoff water from peat mining, and this research concentrates on measures applied within the peat production areas themselves. The work is divided into three sections: comparison of sod peat and milled peat production, development of a new subsurface drainage method and the use of barriers constructed of wood chips to equalize peak runoffs. The research into peat mining methods was carried out by comparing similar production areas over a period of four years. The methods did not appear to have any effect on the mean runoff, but the peak runoffs from sod peat production were smaller than from milled peat production. The furrows made by the sod peat machine seemed to equalize the peak runoffs and at best reduced their value by 25 millimetres. The increase of mean phosphorus content resulting from milled peat production was statistically significant, and the peak solids content was higher, but the production method did not appear to affect other mean concentrations significantly. A new subsurface drainage method that uses rock fibre boards as vertical water conductors was developed. These were used to lead rain water and meltwater from snow away from the production areas to the subsurface pipes so that no surface water entered the collector ditches serving the production area. The method was tested in two production areas over a period of six years. Subsurface drainage proved to be an efficient method, and the vertical water conductors eliminated problems arising from the poor water conductivity of peat and the presence of ground frost. Natural peatlands require pre-drying before subsurface drains can be constructed, however. Subsurface drainage is better able to equalize runoffs than open ditches, so that no high peak runoffs occur in properly planned production fields. Also, subsurface drainage reduces solids, COD and the colour by comparison with open ditches, but increases the iron content. The results regarding phosphorus and nitrogen vary a great deal and no clear difference could be detected. Concentrations in the areas where subsurface drainage was used varied very little and no peak concentrations similar to those in areas with open ditches were detected. This together with the uniform runoffs substantially reduces stress to the environment. The feasibility of using barriers constructed of wood chips in bed ditches and in peat redistribution areas was also investigated. The barriers worked well in the peat redistribution areas and the research is being continued with attempts to improve the functioning of the structures. The use of these barriers in bed ditches proved too laborious.