Huippumoderni laite mittaa maaperän hiilensidontaa ja -päästöjä

Ruoan hiilijalanjälkilaskennassa ei vielä nykyisellään huomioida maaperän osuutta ruuantuotannon ilmastovaikutuksiin. Maaperä nimittäin paitsi sitoo hiiltä, kun esimerkiksi nurmikasvit kasvavat, mutta myös tuottaa itse kasvihuonepäästöjä. Valion tavoite on nollata maidon hiilijalanjälki vuoteen 2035 mennessä. Tätä varten tarvitaan entistä tarkempaa tietoa maaperän osuudesta tässä yhtälössä. Siksi juuri nyt neljällä Valion maitotilalla on käynnissä maaperän hiilitaseen mittaukset. Maitotilalliset ovat nimittäin myös nurmen viljelijöitä − ja nurmi taas on lehmien tärkeintä ravintoa, sen lisäksi, että se sitoo hiiltä.

Pömpeli, hiilihärveli, laatikko

Söpöt lempinimet vilahtelevat keskusteluissa, kun asiantuntijat ja maitotilalliset puhuvat pyöreistä kammioista, joita näkyy tänä kesänä Valion tiloilla. Pömpelit ovat huipputeknisiä hiilivuoanalysaattoreita, jotka mittaavat maitotilan maaperän todellisia hiilidioksidipäästöjä ja hiilensidontaa. Tietoa kerätään yhteensä neljällä tilalla 10 kohteesta, niin kivennäismaasta kuin eloperäisestä turvemaasta.

Mittauksien tavoite on selvittää erilaisten viljelytoimenpiteiden, lannoituksen ja muokkausmenetelmien vaikutukset maaperän kykyyn sitoa hiiltä. Näin voidaan löytää ympäristöviisaimmat tavat viljellä maata maitotilan lehmien tarpeisiin ja parantaa maan hiilensidontaa.

Yhteistyöprojektissa on Valion lisäksi mukana ovat Datasense, joka kerää analysoi datan, sekä Ilmatieteenlaitos, joka luo mittaustulosten ja oman datansa pohjalta mallinnuksen maaperän hiilijalanjäljen arviointitarpeisiin.

Yksi intohimoisen tekijäjoukon jäsenistä on Ilmatieteenlaitoksen Liisa Kulmala. Hän on entinen metsänhoitaja, joka haluaa nyt selvittää, miten peltoekosysteemit toimivat ja mitkä niiden ilmastovaikutukset ovat.

”Hiilenkierto on minulle henkilökohtainen intohimon aihe. Kiinnostavaa omassa työssä on tutkia sitä, voidaanko ilmastonmuutosta hillitä maankäyttösektorilla”, Liisa Kulmala kertoo.

Hovin tila on yksi Valion maitotiloista, joilla kammiomittauksia tehdään.

Mikä hiilivuo?

Yhteistyöprojektin keskiössä ovat hiilivuoanalysaattorit. Hiilivuolla tarkoitetaan hiilensidonnan ja päästön suhdetta – sitä, kuinka paljon mittausjaksolla maaperään sitoutuu hiilidioksidia ja kuinka paljon sitä vapautuu ilmakehään. Tämä prosessi ei ole tasainen, vaan luonto seuraa omaa päivärytmiään.

”Aamulla kasvit heräävät hommiin kuuden aikoihin. Aurinkoiseen aikaan tapahtuu enemmän sidontaa, kun taas pilvisellä säällä sidonta vähenee. Eniten päästöä on yöaikaan”, Datasensen toimitusjohtaja Jari Hakkarainen kuvailee.

Ulkonäöltään hiilivuoanalysaattori on tutkittavalle peltolohkolle asennettava kirkas kammio, joka sulkeutuu automaattisesti puolen tunnin välein. Se muodostaa sisäänsä mikroilmaston, josta sensorit mittaavat hiilidioksidilukeman. Jos lukema mittausjaksolla nousee, se tarkoittaa, että maaperästä vapautuu hiilidioksidia ilmakehään. Jos lukema laskee, hiiltä varastoituu maaperään. Hiilivuoanalysaattori ottaa 48 mittausta mittausvuorokauden aikana, ja tästä keskiarvosta saadaan vuorokausitase hiilensidonnalle ja päästölle. Tulosten perusteella pystytään laskemaan arvio hiilen sidonnasta ja päästöistä hehtaaritasolla.

Analysaattori lähettää datan modeemin välityksellä pilveen, josta nurmipelloilta kerättyä dataa pystytään seuraamaan lähes reaaliaikaisesti. Näin maitotilallinen saa ajantasaista tietoa siitä, mitä omassa pellossa tapahtuu: millainen kasvusto on tällä hetkellä, miten turvemaa pärjää verrattuna mineraalimaahan, ja miltä vuorokauden mittausten keskiarvo kertoo – ollaanko sidonnan vai päästön puolella.

Jari Hakkarainen puhuu tunteella sekä kesän 2021 projektista että teknologian hyödyntämisestä hiilineutraalin ruuantuotannon tavoitteessa ylipäätään. Tulevaisuus näyttää lupaavalta entistä tarkempien arvioiden suhteen, ja pelloilta saatavalla datalla todella muutetaan maailmaa.

”Tulevaisuudessa pystymme tuottamaan ketterästi ja kustannustehokkaasti hiilitaseen laskelmia ja arvioita. Muitakin kasvihuonekaasuja, kuten metaania ja typpioksiduulia, tullaan mittamaan jo lähitulevaisuudessa, ja mittauksia ja mallinnuksia pystytään toteuttamaan isommilta alueilta”, Jari Hakkarainen kertoo.

Mitä kammioista saadulla datalla tehdään?

Datasensen laitteiden automatiikka siis mittaa ja kerää kammioista tarkkoja paikallisia hiilitaselukemia, joita Ilmatieteenlaitos täydentää omalla aineistollaan. Mittausjakson jälkeen Ilmatieteenlaitoksen tutkijat tekevät analyysin kerätystä datasta sekä hyödyntävät sitä oman hiilensidonnan todentamisjärjestelmänsä tarkentamiseen.

Tästä yhteistyöstä syntyy lopulta mallinnus, jonka avulla saadaan selvitettyä eri maatyyppien hiilensidonta ja -päästö vuositasolla sekä viljelijöiden tekemien toimenpiteiden vaikutukset.

Lopulta datan mahdollisuudet näkyvät hyvin konkreettisesti viljelijän arjessa: Mallinnusta pystytään tulevaisuudessa hyödyntämään Valion CARBO® ympäristölaskurissa, jonka avulla maitotilalliset voivat itsenäisesti selvittää entistä tarkemmin oman hiilijalanjälkensä ja tehokkaimmat keinot sen pienentämiseen.

”Koen tutkimuksemme tosi tärkeänä tulevaisuudelle. Maidontuotantoon kohdistuu kova ilmastopaine, ja maaperän osuuden tarkemman laskennan avulla pystymme kehittämään uusia keinoja pienentää maidon hiilijalanjälkeä ja todentamaan sen”, Valion Hiilineutraali maitoketju -tiimin kehityspäällikkö Virpi Kling sanoo.