Maatalouden fosforikuormituksen dynaamisesti optimaalinen hallinta
Avainsanat:
dynaaminen ohjelmointi, fosforihuuhtouma, kasveille potentiaalisesti käyttökelpoinen maaperän helppoliukoinen fosfori, transitiofunktio, polkuanalyysi, täsmälannoitusAbstrakti
Fosforilannoituksen järkevää tasoa on viime aikoina puitu niin akateemisessa kirjallisuudessa, ammattilehdissä kuin yleismediassakin. Vallitseva näkemys vaikuttaa olevan (katso mm. Valkama ym. 2009), että fosforilannoituksen taso on yhä liian korkea ja sitä voitaisiin laskea huomattavasti satojen (so. voittojen) siitä juuri kärsimättä. Lannoitustasojen alentamisen myötä vähennettäisiin myös fosforihuuhtoumia. Esimerkiksi Hilden ym (2007) esittävät, että ’fosforin käyttöä selittävät pääosin muut tekijät kuin taloudellisesti rationaalinen toiminta’.
Koska kasvien satovaste fosforin suhteen saadaan pääasiassa maan helppoliukoisen fosforin tasosta, vuotuisen fosforilannoituksen taloudellisesti järkevä tasoa ei voida määritellä siitä irrallaan. Helppoliukoinen fosfori kertyy tai poistuu verkkaisesti lannoitteessa saadun ja sadon mukana poistuvan fosforin erotuksen ajamana. Näin ollen taloudellinen päätöksenteko tulee nähdä yli ajan kulkevana tehtävänä, jossa fosforilannoitus on ohjausmuuttuja ja maaperään kertynyt helppoliukoinen fosfori on ohjausmuuttujan avulla ajettava tilamuuttuja.
Tutkimuksessamme rakennetaan dynaaminen optimointimalli, joka huomioi maaperän kasveille käyttökelpoisen fosforivarannon tason, sen kehittymisdynamiikan, satotasot sekä liukoisen ja partikkelifosforin huuhtouman. Mallin avulla voidaan selvittää, mikä on yhteiskunnallisesti järkevä pitkän aikavälin fosforilannoitustaso sekä suojavyöhykkeiden leveys kaltevuudeltaan erilaisilla pelloilla. Malli ratkaisee parhaan mahdollisen vuotuisen fosforilannoituksen aikauran, kun lähdetään liikkeelle maaperäfosforin eri tasoista. Malli osoittaa, että fosforilannoitus ja maaperäfosforin taso ovat linkitettävissä yhden taloudellisen optimointitehtävän alle.
Tulokset osoittavat, että optimaalinen lannoitus vaihtelee voimakkaasti. Alhaisista fosforivarannon tasoista lähdettäessä lannoitus kannattaa pitää hyvin korkeana, jopa 70 kg/ha. Toisaalta selvästi pitkän aikavälin tason yläpuolella olevilla pelloilla optimaalinen lannoitetaso on lähellä nollaa. Tutkimuksessa myös osoitetaan, että korkeiden fosforivarantojen laskeminen on sekä yhteiskunnallisissa että viljelijän yksityisissä intresseissä. Tämä saattaa korostaa mm. neuvonnan roolia ohjauskeinona.
