Typen kiertokulku maataloudessa

Typen kiertokulku maataloudessa

Jenni Ypyä
Typen kiertokulku maatalousmaassa Suomessa

Typen kiertokulku maataloudessa on kuvattu oheisessa kuvassa. Siitä saadaan selville myös karkealla tasolla typen keskinäiset suhteet maahan tulevien sekä maasta poistuvien ravinteiden osalta. Lyhyesti kuvattuna pellolle saapuva typpi voi päätyä kasviin rakennusaineeksi, haihtua ilmakehään tai huuhtoutua vesistöön. Kasvi pystyy ottamaan typpeä ammonium (NH4+)- tai nitraatti (NO3-)-muodossa. Maatalousmaasta typpi haihtuu ammoniakkina (typpipitoisen orgaanisen aineksen hajotessa, pääosin lannasta),  dityppioksidina epäorgaanisista lannoitteista tai maaperästä denitrifikaation seurauksena, mikä tuottaa ilmaan myös  typen oksideja ja typpikaasua. Näistä typpikaasu (N2) on ympäristölle haitaton, sitähän on muutenkin suurin osa ilmakehästä. Muut kaasut ovat jollakin tapaa ympäristöä kuormittavia (ks. edellinen kirjoitus).

Mikrobit ovat oleellisessa roolissa typen kierrossa. Ne osallistuvat orgaanisen materiaalin, kuten kasvin jäänteiden tai orgaanisen lannoituksen hajotukseen eli mineralisaatioon, nitrifikaatioon, denitrifikaatioon sekä typen sidontaan ilmakehän typestä kasvien käyttöön. Nitrifikaatio tarkoittaa nitraatin muodostusta ammonium-typestä tai typpeä sisältävästä orgaanisesta materiaalista. Denitrifikaatio on puolestaan nitraatin pelkistysreaktio, jonka tuloksena syntyy typpikaasuja: N2O, NO sekä N2. Tätä, etenkin kosteissa ja hapettomissa oloissa maaperässä tapahtuvaa reaktiota pidetään dityppioksidin merkittävimpänä päästölähteenä maataloudessa. Dityppioksidi N2O on 300 kertaa haitallisempi kasvihuonekaasu kuin hiilidioksidi.

Biologista typen sidontaa käytetään hyväksi ennen kaikkea luonnonmukaisessa tuotannossa, korvaamaan lannoitetyppeä. Apilaa nystyröivät Rhizobium-bakteerit ovat erityisen arkoja happamuudelle, sillä happamissa maissa niitä on vähän, ja nystyröivät bakteerikannat ovat tehottomia. Kalkitseminen kuitenkin aktivoi populaation tehokkaita bakteereja. On myös todettu, että maan liukoisen typpipitoisuuden, etenkin nitraattipitoisuuden ollessa korkea biologinen typen sidonta heikentyy. Tällöin voimakas lannoitus ehkäisee helposti typen sidonnan. Apilan tuottama typpimäärä onkin kaikkein korkeimmillaan silloin, kun maata ei lannoiteta lainkaan.

Typpi huuhtoutuu viljelymailta nitraattina, valuvan veden mukana salaojiin tai pohjaveteen. Ammonium (NH4+) sitoutuu kationinvaihtopaikoille, mikä vähentää sen huuhtoutumisherkkyyttä. Lannoituksen yhteydessä / jälkeen myös ammonium-typpeä voi huuhtoutua pintavaluntana etenkin runsaan sateen myötä.

Typpipäästöihin vaikuttavat osaltaan luonnonolosuhteet kuten sademäärät, talvi-ilmasto ja maaperä, mutta viljelijä voi vaikuttaa mm. viljelykierron valinnalla, viljelytekniikalla, kerääjäkasvien viljelyllä, käsittelyajoilla, lantatyypillä ja lannoitusstrategioilla.

Miten sitten typen mahdollisia päästöjä voidaan seurata käytännön maataloudessa? Laskennalliset ravinnetaseet ovat yksi työkalu tähän, niistä lisää sitten ensi kerralla!

 

Kuvan tiedot lähteistä:

Antikainen R. ym. 2005. Stocks and flows of nitrogen and phosphorus in the Finnish food production and consumption system. Agriculture, Ecosystem and Environment 107: 287-305.

Salo T., Lemola R. & Esala M. National and regional net nitrogen balances in Finland in 1990-2005. Agricultural and Food Science 16: 366-375.