Voiko peltobioenergiatuotanto vähentää happamilta sulfaattimailta tulevaa vesistökuormitusta?
Abstract
Peltoviljelyssä olevista happamista sulfaattimaista purkautuu vesistöihin ajoittain hyvin hapanta ja
runsaasti metalleja sisältävää kuivatusvettä. Vähäistä kuivatussyvyyttä vaativan ruokohelven viljely
bioenergiatuotantoon saatttaisi olla yksi ratkaisu tähän ongelmaan näillä alueilla.
Tutkimus kuivatussyvyyden vaikutuksesta ruokohelven tuotantoon happamilla sulfaattimailla
sekä kuivatussyvyyden ja kasvin vaikutuksesta valumaveden laatuun aloitettiin kesällä 2007 osana
maatalousmetsätieteellisen
tiedekunnan yhteistutkimushanketta "Peltobioenergiaketjut raaka-aineen
tuotanto ympäristöllisesti ja taloudellisesti kestävällä tavalla" esikokeilla, joissa selvitettiin, voidaanko
happamilta sulfaattimailta otettuja suuria maanäytelieriöitä käyttää pelto-olojen
simulointiin.
Esikokeissa pyrittiin luomaan toimiva mittausjärjestelmä ennen laajemman kokeen aloittamista ja
kasvullisten jäsenten mukaanottamista. Käytännön toteutukseen kehitettiin häiriintymättömien
suurten maapatsaiden ottamisen tekniikka, vedensäätöjärjestelmä ja jatkuvatoimisten mittausten
instrumentointi kahden suuren maanäytelieriön avulla.
Isot maalieriöt otettiin Viikin koetilan pellolta, joka on hapanta sulfaattimaata. Samalle
peltolohkolle asennettiin pohjavesiputkia pohjaveden laadun ja korkeuden seuraamiseksi. Pohjaveden
korkeuden vaihtelun aiheuttamia muutoksia maanäytelieriöissä verrattiin kasvukauden aikana pellolta
mitattuihin pohjaveden laadun muutoksiin.
Maanäytelieriöistä mitattiin maan redox-potentiaalia
sekä vesipitoisuutta, lämpötilaa ja
sähkönjohtavuutta jatkuvatoimisesti 10 minuutin välein muokkauskerroksesta, hapettuneesta
kerroksesta ja pelkistyneestä kerroksesta. Aineiston keräämiseen käytettiin dataloggereita (Agilent
34980A) ja (Degacon Em50), josta tulokset siirrettiin tietokoneelle. Maan pH-arvoa
ja huokosveden
koostumusta seurattiin määräajoin.
Redox-mittausten
toteutus käyttämen suolasillan avulla toteuttua yhteistä referenssielektrodia
kaikille Pt-elektrodeille
antoi luotettavia tuloksia. Jatkuvatoimisen ja manuaalisen redox-mittauksen
keskimääräinen ero oli pienin pelkistyneessä kerroksessa (38 mV) ja hapettuneissa kerroksissa hieman
isompi (100 mV). Pohjaveden pH:n, sähkönjohtavuuden ja redox-potentiaalin
muutokset pohjaveden
korkeuden funktiona pellolla ja maanäytelieriöissä olivat samansuuntaisia. Pohjaveden pinnan nousu
laski redox-potentiaalia
ja sähkönjohtavuutta ja nosti veden/maan pH-arvoa
molemmissa.
Esikokeesta saadut alustavat tulokset viittaavat siihen, että maanäytelieriöllä voidaan simuloida
pellolla tapahtuvia pohjaveden muutoksia ja seurata pohjaveden korkeuden vaikutusta maan
ominaisuuksiin. Pohjaveden nostolla oli esitutkimuksessa pH-arvoa
nostava vaikutus, kuten aiemmissa
happamilla sulfaattimailla tehdyissä tutkimuksissa on havaittu. Ruokohelven kasvu pohjaveden pinnan
ollessa korkealla ja kasvin vaikutus maan ominaisuuksiin ja valumaveden laatuun on tutkimuksen
seuraava vaihe.
