Tehomaatalous aiheuttaa ravinteiden huuhtoutumisen lisäksi muutoksia myös maan rakenteeseen ja toimintaan ja sitä kautta edelleen maan mikrobien lajiston koostumukseen ja aktiivisuuteen. Maaperän mikrobit parantavat maan mururakennetta, osallistuvat ravinteiden kiertoon hajottamalla ja muuntamalla maan eloperäistä ainesta, ja edesauttavat kasvien ravinteiden ja veden ottoa, sekä kasvien terveyttä. Maaperän mikrobeilla on tärkeä rooli myös kasvihuonekaasupäästöjen säätelijöinä ja maaperän hiilen sitomisessa.
Aiempien tutkimusten mukaan nykyisten tavanomaisten maanmuokkausmenetelmien on todettu aiheuttavan peltomaahan muutoksia ja vähentävän maan mikrobien määrää ja monimuotoisuutta. Luonnonmukaiset viljelymenetelmät voivat tarjota tähän hyödyllisiä ratkaisuja. Tähän mennessä luomuviljelyn pitkäaikaisvaikutuksia maan mikrobiston koostumukseen ja toimintaan pohjoisen alueen viljelymaissa on kuitenkin tutkittu vähän. Luonnonvarakeskuksen tutkijoiden tuoreessa julkaisussa aiheesta saadaan nyt uutta tutkimustietoa. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää luonnonmukaisen ja tavanomaisen viljelyn pitkäaikaisvaikutuksia maaperän mikrobistoon kasvinviljely- ja maitotilan viljelykierroissa. Erikoistutkija Krista Peltoniemi kollegoineen oletti, että luomu- ja tavanomaisesti viljeltyjen peltojen viljelymenetelmien ohella myös satokasvi ja vuodenaika vaikuttaisivat mikrobistoon.
Tutkimus toteutettiin Pohjanmaalla sijaitsevalla Toholammin koetilalla
Tutkimus toteutettiin Pohjanmaalla sijaitsevalla Toholammin koetilalla, jossa käytössä oli neljä erilaista vuonna 2001 aloitettua nelivuotista viljelykiertoa. Kokeissa käytetyt koepellot sisälsivät kaksi luomuviljeltyä sekä kaksi tavanomaisen viljelyn peltoalaa, joista toinen viljelykiertopari keskittyi viljantuotantoon, ja toinen rehuntuotantoon. Luonnonmukaisesti viljellyillä pelloilla, sekä tavanomaisessa viljelyssä olevalla rehutuotantoon käytetyllä pellolla lannoitukseen käytettiin lehmän lantaa. Lisäksi molemmilla tavanomaisesti viljellyillä pelloilla käytettiin väkilannoitteita. Tutkimuksessa vertailtiin luomutuotannossa olleiden peltojen ja vastaavien tavanomaisessa tuotannossa olleiden peltojen mikrobiston koostumusta, lajirunsautta, aktiivisuutta sekä määrää keväällä ennen kylvöjä otetuissa maanäytteissä, sekä syksyllä sadonkorjuun jälkeisissä maanäytteissä. Näytteet otettiin nelivuotisen viljelykierron toisena vuotena kasvukaudella 2018.
Maaperän mikrobitoiminnan aktiivisuutta tutkijat määrittivät mittaamalla maan perushengitystä. Tällä tarkoitetaan maaperästä mikrobien eloperäisen aineksen hajotuksen seurauksena vapautuvaa hiilidioksidin määrää. Mikrobiston koostumusta, määrää ja runsautta tutkittiin DNA-aineiston avulla.
Tutkijat havaitsivat luomuviljeltyjen ja tavanomaisesti viljeltyjen koepeltojen bakteeri- ja sieniyhteisöissä eroja
Tutkijat havaitsivat luomuviljeltyjen ja tavanomaisesti viljeltyjen koepeltojen bakteeri- ja sieniyhteisöissä eroja, joista osan oletetaan olevan seurausta luomutuotannolle tyypillisten viljelymenetelmien käytöstä. Peltoniemen mukaan lannan ohella myös ympärivuotinen kasvipeitteisyys voi vaikuttaa mikrobistoon.
Mikrobien aktiivisuus, sekä maan mikrobien biomassaan sitoutuneen hiilen ja typen määrä olivat korkeampia luonnonmukaisesti viljellyssä viljantuotannon pellossa, verrattuna vastaavaan tavanomaisesti viljeltyyn peltoon. Lisäksi syksyllä sadonkorjuun jälkeen luomuviljellyillä aloilla peltomaan mikrobisto oli monimuotoisempaa kuin tavanomaisesti viljellyillä aloilla. Myös sienien määrä oli suurempi erityisesti luonnonmukaisesti viljellyillä viljantuotannon pelloilla sadonkorjuun jälkeen. Tulosten perusteella tutkijat ehdottavat, että sienten runsaus selittäisi lisääntyneen mikrobiologisen aktiivisuuden ja mikrobibiomassaan kerääntyneen hiilen määrän. Lisäksi satokasvi ja lehmänlannan käyttö muokkaisivat osaltaan sieniyhteisön koostumusta. Luomuviljelymenetelmistä hyötyviä sieniä ovat tutkijoiden mukaan erilaiset endofyyttiset, isäntäkasvien sisällä elävät sienet. Lisäksi useiden kasvien kasvua ja maaperän terveyttä edistävien bakteerien esiintyvyyden todettiin lisääntyneen luonnonmukaisesti tuotetuilla viljapelloilla.
Lopuksi Peltoniemi kollegoineen toteaa, että tulevaisuudessa olisi tärkeää tutkia myös mikrobiston vuorovaikutussuhteita maaperän muun tärkeän eliöstön kanssa, jotta saataisiin kokonaisvaltaisempi ymmärrys viljelymenetelmien pitkäaikaisista vaikutuksista terveen maaperän rakenteeseen, hiilen sitoutumiseen sekä ravinteiden kiertoon.
Alkuperäinen artikkeli:
Krista Peltoniemi, Sannakajsa Velmala, Hannu Fritze, Riitta Lemola, Taina Pennanen (2021) Long-term impacts of organic and conventional farming on the soil microbiome in boreal arable soil. European Journal of Soil Biology 104, 103314.
https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2021.103314
Teksti: Merja Lusa