Tuoreen tutkimuksen (MacLaren ym. 2022) mukaan ekologisella tehostamisella (ecological intensification) voidaan parantaa maataloustuotannon kestävyyttä. Maataloustieteessä ekologisella tehostamisella tarkoitetaan toimintatapaa, jossa teollisten tuotantopanosten käyttöä viljelyssä vähennetään ja korvataan luonnon ekosysteemipalveluilla. Ekologisen tehostamisen tavoitteena on ylläpitää tai nostaa satotasoja tukemalla ja hyödyntämällä luonnon prosesseja. Vaikka teollisten tuotantopanosten käyttö on lisännyt satosatoja ja ruokaturvaa vihreästä vallankumouksesta alkaen, aiheuttaa niiden nykyinen laajamittainen ylikäyttö merkittäviä ympäristöhaittoja.
Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää ekologisen tehostamisen menetelmiä ja niiden vaikutuksia eri viljelykasvien satotasoihin pitkällä aikavälillä. Tutkimusmenetelmänä oli meta-analyysi ja aineisto koostui 30:stä vähintään yhdeksän vuotta kestäneestä peltokokeesta ja niiden tuloksista. Peltokokeet oli toteutettu sekä Euroopassa että Afrikassa.
Tutkimuksessa tarkasteltavat ekologisen tehostamisen menetelmät ovat: siirtyminen monokulttuurista viljelykiertoon, viherlannoituskasvin (fertility crop) lisääminen kiertoon, orgaanisen aineen lisääminen satokasvintähteiden tai lannan muodossa, muokkauksen keventäminen sekä teollisen typpilannoituksen vähentäminen.
Monokulttuurista viljelykiertoon siirtyminen ja viherlannoitus lisäävät satoa
Tutkimuksessa havaittiin, että siirtyminen monokulttuurista viljelykiertoon samoin kuin viherlannoituksen lisääminen nostivat useimmiten satotasoja. Typpilannoituksen määrä vaikutti kuitenkin monipuolistamisen hyötyyn.
Viljelyn monipuolistaminen palkokasveilla lisäsi satotasoja typpilannoituksen ollessa vähäistä (≤100 kg ha−1 N). Typpilannoituksen ollessa suurempi kuin 100 kg ha−1 N, palkokasvit eivät vaikuttaneet satotasoon, mutta monipuolistaminen muilla kuin typensitojakasveilla lisäsi sadon määrää. Näin ollen tulokset antavat osviittaa, että eri kasvityypit tarjoavat erilaisia ekologisia toimintoja. Palkokasvit sitovat biologisesti typpeä, kun typpeä on maaperässä vähän. Muut kuin typensitojakasvit puolestaan voivat auttaa kilpailussa rikkakasveja, tuholaisia ja kasvitauteja vastaan, kun typpeä on runsaasti saatavilla.
Matalalla typpilannoitustasolla palkokasvit viherlannoituskasveina toivat sadonlisää. Vastaavaa hyötyä ei havaittu, kun typpilannoituksen määrä oli suurempi. Sadon vähentymistä havaittiin, kun palkoviljaa lisättiin kynnettyyn ja runsaasti typpilannoitettuun peltoviljelykiertoon. Tämä voi viitata vastakkaisvaikutukseen typen ja palkokasvien välillä.
Palkokasveja sisältävä, runsaasti typpilannoitusta saanut viljelykierto ei hyötynyt vuosittaisesta viherlannoituksesta, mikä viittaa siihen, että täydentävälle biologiselle typensidonnalle ei ollut tarvetta. Sen sijaan monivuotinen viherlannoitusnurmi oli hyödyllinen viljelykierrossa, joka sisälsi myös typensitojakasveja, mutta typpilannoitustaso oli alhainen.
Orgaanisen aineen lisääminen on hyödyllistä pitkällä aikavälillä
Tutkimuksessa havaittiin, että orgaanisen aineen lisääminen nostaa satotasoja pitkällä aikavälillä. Lannan käyttö vaikuttaa lisäävän satoja enemmän kuin pelkän kasviperäisen orgaanisen aineen lisääminen. Ero voi johtua lannan korkeammasta ravinnepitoisuudesta, tai siitä että lantaa levitettiin peltokokeissa keskimäärin enemmän kuin kasviperäistä orgaanista ainetta.
Orgaanisen aineen lisääminen oli hyödyllistä, kun typpilannoitus oli matalalla tasolla. Oletettavasti orgaanisen aineen lisäyksellä saatiin myös lannoitusvaikutusta, mikä paransi osaltaan sadonmuodostusta. Vaikka typpilannoitus oli korkealla tasolla, orgaanisen aineen lisäämisellä saatiin jonkin verran satohyötyä. Tutkimuksessa ei havaittu merkittävää vaikutusta sillä, korjattiinko satotähteet pois vai jätettiinkö ne pellolle.
Typpilannoituksen vähentäminen vaikuttaa satotasoon enemmän kuin muokkauksen vähentäminen
Typpilannoituksen vähentämisellä oli vahva kielteinen vaikutus sadonmäärään, kun taas muokkauksen vähentäminen vaikutti korkeintaan hieman kielteisesti. Tämän perusteella tutkimuksessa pohditaan, että muokkauksen vähentämisellä voitaisiin melko helposti saavuttaa ympäristöhyötyjä ilman merkittävää sadon vähenemistä.
Toisaalta muokkausta koskeva aineisto tutkimuksessa oli suppea, eikä erilaisia muokkausmenetelmiä verrattu, joten tutkijoiden mukaan tuloksia on tulkittava varoen. Tuloksista voidaan päätellä, että typpilannoituksen optimimäärä vaihtelee riippuen satokasveista, ilmastosta ja maalajeista, mutta käytettäessä ekologisia tehostamiskeinoja satotaso ei yleensä kärsi typpilannoituksen ollessa noin 100 kg ha−1 N.
Ekologinen tehostaminen lisää useimmiten satotasoja
Tutkimuksen keskeisin havainto on, että kaikki tutkimuksessa arvioidut ekologisen tehostamisen keinot lisäsivät lähes aina satotasoja pitkällä aikavälillä, mutta menetelmät toimivat typpilannoituksen suhteen osittain korvaavina. Suuremmalla typpilannoitustasolla ekologisen tehostamisen hyödyt vähenivät, mutta myös typpilannoituksen tarve väheni, kun käytössä oli ekologisen tehostamisen menetelmiä.
Tulosten mukaan typentarjonta selittää suuren osan ekologisen tehostamisen vaikutuksesta satotasoon. Kun typpeä annetaan lannoituksena kasvin tarpeen mukaan, ekologisella tehostamisella saadaan vain pieni sadonlisä. Tämä viittaa siihen, että lannoitusvaikutuksen lisäksi eri ekologisen tehostamisen menetelmillä on myös muita toimintoja, jotka voivat esimerkiksi liittyä ravinteiden kiertoon tai maan rakenteen parantumiseen.
Ekologinen tehostaminen väylänä kestävään maatalouteen
Tutkijoiden johtopäätösten mukaan ekologista tehostamista voidaan käyttää satotasojen nostoon, kun typpilannoitusta on niukasti saatavilla. Toisaalta ekologinen tehostamisen käyttöönotto mahdollistaa myös typpilannoituksen vähentämisen ilman sadonmäärän alenemista. Huomionarvoista on se, että korkealla typpilannoitusmäärällä ja ekologisella tehostamisella ei saavuteta sadonlisäystä.
Maatalouden kestävyyden näkökulmasta laajamittainen ekologisen tehostamisen käyttöönotto voisi edistää ravinteiden tasa-arvoisempaa jakautumista globaalisti. Erityisesti pienviljelijät Afrikassa käyttävät typpilannoitteita murto-osan verran verrattuna eurooppalaisiin viljelijöihin. Runsaan typpilannoituksen käytön vähentäminen suurituottoisissa viljelyjärjestelmissä voisi mahdollistaa lannoitteiden viennin alueille, joissa lannoitus- ja satotasot ovat alhaisia.
Teksti: Heli Lehtinen
Alkuperäinen artikkeli: MacLaren, C., Mead, A., van Balen, D., Claessens, L., Etana, A., de Haan, J., … & Storkey, J. (2022). Long-term evidence for ecological intensification as a pathway to sustainable agriculture. Nature Sustainability, 1-10. https://doi.org/10.1038/s41893-022-00911-x