Yli 81 000 eurooppalaista maisemaa käsittävä spatiaalinen mallinnustutkimus osoittaa, että monivuotisten biomassaviljelmien perustaminen voi tehokkaasti vähentää veteen päätyvien typpipäästöjen määrää sekä tuulieroosion aiheuttamaa maa-aineksen häviämistä.
Rantojen puskurivyöhykkeet ja tuuliesteet tuottavat biomassaa ja ympäristöhyötyjä, eivätkä ne juurikaan häiritse maataloustuotantoa.
– Olemme aiemmissa tutkimuksissamme osoittaneet, että niin kutsuttujen monikäyttöisten biomassan tuotantojärjestelmien käytölle on valtavasti potentiaalia Euroopassa. Niiden laajamittainen käyttöönotto auttaisi vähentämään monia ympäristövaikutuksia, joita tehomaatalous EU:ssa aiheuttaa. Niiden avulla voisimme säilyttää ja jopa lisätä kokonaisbiomassan tuotantoa maisematasolla. Nyt julkaistussa tutkimuksessamme havainnollistamme, kuinka biomassaviljelmiä voitaisiin ottaa käyttöön ja minkälaisia vaikutuksia sillä olisi, kertoo ympäristötekniikan apulaisprofessori Oskar Englund Keski-Ruotsin yliopistosta. Hän on kahden vastikään julkaistun monikäyttöisiä biomassaviljelmiä käsittelevän artikkelin pääkirjoittaja. Apulaisprofessori Blas Mola Itä-Suomen yliopiston metsätieteiden osastolta on yksi molempien artikkelien kanssakirjoittajista.
Biomassalla tuotetun energian ja biomateriaalien kysyntä kasvaa, jotta ilmastotavoitteisiin voidaan päästä. Vaarana kuitenkin on, että paine hyödyntää maaperää – ja sen seurauksena myös ympäristövaikutukset – kasvavat. Jo nyt noin puolet maapallon pinta-alasta on ihmisten hyötykäytössä, mistä aiheutuu ympäristövaikutuksia, kuten rehevöitymistä, maaperän eroosiota, maaperän hiilihävikkiä sekä luonnon monimuotoisuuden vähenemistä. Uusi Communications Earth & Environment -tiedelehdessä hiljattain julkaistu artikkeli kuitenkin osoittaa, että monivuotisten viljelykasvien, kuten erilaisten ruohokasvien ja nopeakasvuisten puulajien, hyödyntäminen puskurivyöhykkeissä ja tuuliesteissä tuottaa biomassaa ja tuo mukanaan myös muita ympäristöhyötyjä.
– Mallimme osoittaa, että rantojen puskurivyöhykkeet toimivat parhaiten Luoteis- ja Keski-Euroopassa, kun taas tuuliesteistä on yleisesti hyötyä rannikoilla ja muilla alueilla, jotka ovat alttiina toistuville koville tuulille. Tanska on yksi esimerkki maasta, jossa tämänkaltainen strategisen biomassan istuttamisen potentiaali on valtava. Rantojen puskurivyöhykkeiden laajamittainen käyttöönotto Euroopassa voisi estää jopa kolmasosan kaikista typpipäästöistä veteen. Samalla maaperään sitoutuisi 33 miljoonaa tonnia hiiltä, ja 3 miljoonaa tonnia maatalousmaata, joka muutoin huuhtoutuisi eroosion johdosta pois, pysyisi paikallaan. Kiinnostavaa kyllä sekä rantojen puskurivyöhykkeet että tuuliesteet voivat toimia myös tulvien ehkäisyssä, mikä on kuuma poliittinen puheenaihe Euroopassa juuri nyt.
Uusi tutkimus perustuu uuteen spatiaaliseen malliin, joka hyödyntää lukuisissa kansainvälisissä hankkeissa kerättyä, olemassa olevaa spatiaalista dataa. Tarkoituksena oli selvittää, missä rantojen puskurivyöhykkeet estäisivät tehokkaasti veteen päätyviä typpipäästöjä ja missä tuuliesteet estäisivät tuulieroosion aiheuttamaa pintamaan häviämistä.
Malli havainnollistaa, millä tavalla puskurivyöhykkeitä tai tuuliesteitä tulisi perustaa laajoille alueille 81 000 eri maisemassa, jotta saavutettaisiin tavoitellut ympäristöhyödyt eri skenaarioissa ja erilaisia kannustimia käyttäen. Lisäksi malli arvioi puskurivyöhykkeiden ja tuuliesteiden perustamisesta aiheutuvan biomassatuotannon määrän ja määrittelee ympäristölle aiheutuvat lisähyödyt, joita ovat maaperään sitoutuvan hiilen määrän lisääntyminen, maaperän eroosion vähentyminen ja tulvatapahtumien estäminen.
– On erityisen kiinnostavaa, että sekä puskurivyöhykkeiltä että tuuliesteiltä voidaan kerätä biomassaa sen sijaan, että meillä olisi erikseen tätä tarkoitusta varten perustettuja maa-alueita. Maankäytöstä tulee tehokkaampaa, ja se onkin välttämätöntä, jotta voidaan ylläpitää ja lisätä biomassan tuotantoa nousevan biotalouden tarpeisiin. Tämä on selvä osoitus siitä, että pystymme ratkaisemaan itseaiheutettuja ympäristöongelmia ilman, että meidän välttämättä täytyy uhrata maatalouden tuottavuutta – tarvitaan vain vähän fiksua ajattelua.
Tutkimus on toteutettu yhteistyössä Keski-Ruotsin yliopiston, Chalmersin yliopiston, Lundin yliopiston, Ruotsin maataloustieteellisen yliopiston, Itä-Suomen yliopiston ja Euroopan komission yhteistutkimuskeskuksen tutkijoiden kesken.
– Vaikka mallimme, joka osoittaa mille alueille puskurivyöhykkeitä ja tuuliesteitä kannattaisi perustaa ja mitkä niiden vaikutukset ovat, on aika monimutkainen, sen takana oleva logiikka ja teoria ovat yksinkertaisia. Ne perustuvat vanhastaan tunnettuun tietoon, jota nyt vain sovelletaan nykyaikaiseen maanviljelykseen. Mikäli yhteiskuntana olemme vakavissamme ympäristö- ja ilmastotavoitteiden saavuttamisesta, monikäyttöiset biomassan tuotantojärjestelmät ovat itsestään selvä ratkaisu, apulaisprofessori Englund toteaa.
Monikäyttöiset biomassan tuotantojärjestelmät voisivat edesauttaa useiden EU:n politiikkatavoitteiden saavuttamista ja niiden käyttö voisi myös oikeuttaa kompensaatioihin EU:n ekojärjestelmän puitteissa.
– Tämä on tärkeää, sillä tällaisia biomassan tuotantojärjestelmiä ei tulla perustamaan, elleivät maanviljelijät saa kunnollista korvausta yhteiskunnalle tarjoamistaan hyödyistä. On myös tärkeää ottaa paikalliset olosuhteet huomioon, sillä kunkin järjestelmän muoto ja vaikutukset ovat yksilöllisiä. On välttämätöntä lisätä tietoa monikäyttöisten biomassan tuotantojärjestelmien tarjoamista mahdollisuuksista kaikissa EU-maissa ennen maakohtaisten ekojärjestelmään liittyvien vaihtoehtojen suunnittelua ja jalkauttamista uudessa Euroopan yhteisessä maatalouspolitiikassa.
Apulaisprofessori Englund painottaa, että vielä on paljon tehtävää: useita muitakin järjestelmiä tulisi mallintaa ja useat muutkin vaikutukset ansaitsevat huomiota.
– Yksi tällainen vaikutus on luonnon monimuotoisuus, josta on puhuttu viime vuosina paljon sekä maatalouden että metsätalouden yhteydessä. Millä tavoin biomassaviljelmät voisivat lisätä luonnon monimuotoisuutta? Kysymys on erittäin kiinnostava ja tutkimme asiaa parhaillaan. Olemme juuri saattelemassa valmiiksi tutkimusta, jossa tarkastellaan, millä tavoin ruoho voitaisiin sisällyttää viljelykasvien tuotantoon, jonka pääasiallisena tavoitteena on lisätä hiiltä maaperässä.
Lisätietoja:
Apulaisprofessori Blas Mola, Itä-Suomen yliopisto, metsätieteiden osasto, blas.mola (a) uef.fi, 050 442 2974
Viitteet:
Englund, O., Börjesson, P., Mola-Yudego, B., Berndes, G., Dimitriou, I., Cederberg, C., Scarlat, N., (2021). Strategic deployment of riparian buffers and windbreaks in Europe can co-deliver biomass and environmental benefits. Communications Earth & Environment, 2:176, https://doi.org/10.1038/s43247-021-00247-y
Englund, O., Börjesson, P., Berndes, G., Scarlat, N., Dallemand, J-F., Grizzetti, B., Dimitriou, I., Mola-Yudego, B., Fahl, F., (2019). Beneficial land use change: strategic expansion of new biomass plantations can reduce environmental impacts from EU agriculture. Global Environmental Change, 60, 101990. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2019.101990
Englund, O., Dale, V.H., Kline, K.L., Dimitriou, I., Mola-Yudego, B., Murphy, F., English, B., McGrath, J., Busch, G., Negri, M.C., Brown, M., Goss, K., Jackson, S., Parish, E.S., Cacho, J., Zumpf, C., Quinn, J., Mishra, S.K., (2020). Multifunctional perennial production systems for bioenergy: performance and progress. WIREs Energy & Environment, 9(5), e375. https://doi.org/10.1002/wene.375
