Sadanta ja ravinnevirtaukset Itämereen 3.4.2017 Sadanta ja ravinnevirtaukset Itämereen Bertel Vehviläinen, Markus Huttunen, Inese Huttunen, Vanamo Seppänen Ilmasto ja Itämeri, 7.10.2013

VEMALA – vedenlaatumalli 3.4.2017 Vedenlaatumalli VEMALAlla simuloidaan veden kiertokulkua sadannasta valunnaksi sekä kokonaisfosforin, kokonaistypen ja kiintoaineksen kulkeutumista kaikissa Suomen joissa. VEMALAlla lasketaan Ravinteiden kulkeutumista Itämereen nykyilmastossa Ravinnekulkeuman jakautumista eri lähteisiin Ilmastonmuutoksen vaikutusta ravinteiden kulkeutumiseen

3.4.2017 Kuvateksti

Kokonaisfosforin kulkeuma Kokonaistypen kulkeuma 3.4.2017 Kokonaisfosforin kulkeuma Kokonaistypen kulkeuma 1800 t/vuosi 40 000 t/vuosi 560 t/vuosi 16 000 t/vuosi 290 t/vuosi 5 600 t/vuosi 220 t/vuosi 11 000 t/vuosi 530 t/vuosi 16 000 t/vuosi 3200 t/vuosi 85 000 t/year

Suomesta Itämereen kulkeutuvien ravinteiden jakautuminen eri lähteisiin (2004-2010) (huom. lähteiden erilainen jaottelu eri arvioissa) 3.4.2017 SYKEn virallinen arvio (http://www.itameriportaali.fi/fi/tietoa/uhat/rehevoityminen/): VEMALA-mallin arvio (ei sisällä suoraan mereen päätyvää pistekuormitusta):

1. Virtaama kasvaa (vuosivirtaama 11% vuoteen 2060 menessä) Ilmastonmuutoksen vaikutus 1. Virtaama kasvaa (vuosivirtaama 11% vuoteen 2060 menessä) Lämpötilan kohoamisen myötä sateet lisääntyvät syys- ja talvikuukausina. Keväällä lumen sulannan aiheuttama virtaamapiikki on pienempi.

Lähde: Tike, Maa- ja metsätalousministeriön tietopalvelukeskus

Maatalouden skenaariot 3.4.2017 ”Business as usual” -skenaariossa tulevaisuuden kasvilajit ja eläinmäärät pysyvät nykyisellään. Lannoitetaso vuoden 2010 mukainen. Maatalouden muutokset –skenaariossa on käytetty ennustetta tulevaisuuden kasvilajeista ja eläinmääristä (Marisplan-projekti): MTT:n skenaario kasvilajeista ja eläinmääristä FAO:n maailmanmarkkinahintojen skenaarion perusteella. Lannoitetaso kasvaa nykyisestä. Ilmastonmuutos tulee vaikuttamaan peltojen viljelyyn: Kasvilajit, lannoitusmäärät ja kasvukauden pituus muuttuvat Maailmanmarkkinahintojen muutoksilla voi olla merkittävä vaikutus siihen, millainen maataloustuotanto Suomessa on kannattavaa

Ravinnekulkeuma nykyilmastossa ja ilmastonmuutosskenaariot: 1 Ravinnekulkeuma nykyilmastossa ja ilmastonmuutosskenaariot: 1. ”business as usual” –maatalousskenaario 2. maatalouden muutokset –maatalousskenaario 3.4.2017 Itämeren osat Kok. P kulkeuma nykytila Kok. P, muutos kulkeumassa (2051-2060) Kok. P, muutos kulkeumassa (2051-2060) Kok. N kulkeuma nykytila Kok. N, muutos kulkeumassa (2051-2060) Kok. N, muutos kulkeumassa t vuosi-1 Business as usual Maatalouden muutokset 1000 t vuosi-1 Vuoksi Laatokan kautta 66 1 % +8 % 7,7 8 % +10 % Suomenlahti 530 -13 % -3 % 16 6 % Saaristomeri 290 -6 % +6 % 5,6 7 % +14 % Selkämeri 560 -2 % 4 % +9 % Perämeri 1800 5 % -5 % 40 3 % Itämeri 3200 0 % 85 VEMALA-mallilla mallinnetut muutokset ravinteiden kulkeutumisessa Suomen valuma-alueilta Itämeren eri osiin Typpikulkeuma lisääntyy eniten valuma-alueilla, joilla on pinta-alaan nähden paljon peltoa, mutta vähän järviä

Maatalouden skenaariot 3.4.2017 Skenaariotuloksissa fosforikuormitukseen vaikuttavat ilmastonmuutosta enemmän tulevaisuuden viljelytoimenpiteet Nykyisilläkin viljelytoimenpiteillä on vaikutusta pitkälle tulevaisuuteen (esim. 70- ja 80-lukujen korkeat lannoitusmäärät aiheuttavat yhä paljon fosforikuormitusta) Lievästikin negatiivinen fosforitase vähentää pitkän ajan kuluessa pellon fosforivarastoja, jolloin kuorma pienenee ”Business as usual” -skenaariossa fosforitaseista tulee joillakin vesistöalueilla negatiivisia, kun fosforitase on nyt jo lähellä nollaa ja kasvien fosforinotto lisääntyy ilmaston lämmetessä. Todellisuudessa kasvien fosforinoton lisääntyessä lannoitusta saatettaisiin lisätä.

2. Kokonaistyppikulkeuma kasvaa 3.4.2017 kasvu suurinta syys- ja talvikuukausina orgaanisen typen mineralisaatio ja nitrifikaatio kiihtyvät maaperän lämpötilan kohoamisen vuoksi valunta kasvaa kasvukauden ulkopuolella syys- ja talvikuukausina, jolloin kasvien typenotto on heikkoa Bouraoui ym. (2004) ovat esittäneet, että Vantaanjoen typpikulkeuma on jo kasvanut 2,8 % ilmaston lämpenemisen seurauksena vuosien 1965-74 jaksolta vuosien 1989-98 jaksoon verrattuna Kallio ym. (1997) ovat arvioineet 23 %:n kasvua typpikulkeumaan vuoteen 2100 mennessä Typen mineralisaatio = orgaanisen aineksen hajotessa orgaaninen typpi muuttuu mineraalitypeksi (lähinnä ammonium-typeksi). Mineraalityppi on orgaanista typpeä käyttökelpoisempi kasveille, mutta myös alttiimpi huuhtoutumiselle. Typen nitrifikaatio = ammonium-typpi (NH3-N) muuttuu nitraatti-typeksi (NO3-N), joka huuhtoutuu maasta helpommin kuin ammonium-typpi Mineralisaatio ja nitrifikaatio ovat mikrobiologisia prosesseja, jotka nopeutuvat lämpötilan noustessa

3. Kokonaisfosforikulkeumaan ei juuri vaikutusta 3.4.2017 Ilmaston lämpenemisen vaikutus fosforikulkeumaan riippuu maalajista Hyvin vettä läpäisevillä, karkeilla kivennäismailla eniten fosforia kuljettava pintavalunta saattaa vähentyä, kun valunta siirtyy enemmän kaudelle, jolloin maa on sula Savi- ja turvemailta tuleva fosforikuorma todennäköisesti kasvaa (mallissa ei ole vielä turvemaiden vaikutusta) Kuormituksen synnyn ajankohta siirtyy keväästä enemmän talveen ja syksyyn Bouraoui ym. (2004) ovat esittäneet Vantaanjoen fosforikulkeuman kasvaneen 2 % ilmaston lämpenemisen seurauksena Kallio ym. (1997) eivät vetäneet selkeitä johtopäätöksiä ilmaston lämpenemisen vaikutuksesta fosforin kulkeutumiseen saatuaan kahdella eri mallilla toisistaan poikkeavia tuloksia

Yhteenveto 3.4.2017 Eri maalajeja edustavilta pelloilta tarvittaisiin lisää tutkimustietoa mallilaskennan pohjaksi Mallien kuormitusarvioita maatalouden osalta pystyttäisiin parantamaan, jos kaikki olemassa oleva data saataisiin tutkimuskäyttöön Peltojen viljavuustietojen, viljelytoimenpiteiden ja lannoitusmäärien avulla malleja voitaisiin nykyistä paremmin käyttää apuna, kun maatalouden kuormitusta vähentäviä toimenpiteitä yritetään kohdistaa tehokkaasti Ilmaston lämpeneminen aiheuttaa kasvua virtaamissa syksyllä ja talvella Myös typpikulkeuma Itämereen luultavasti kasvaa, erityisesti syksyllä ja talvella Ilmaston lämpenemisen vaikutus fosforikulkeumaan on vielä epäselvä, mutta fosforin kulkeutuminen ei luultavasti lisäänny yhtä paljon kuin typen. Kulkeuman synnyn ajankohta siirtyy keväästä enemmän syksyyn ja talveen. Kiitokset: Marisplan

Maatalouden skenaariot 3.4.2017 Malleilla pyritään arvioimaan, millä toimenpiteillä ilmastonmuutostilanteessa päästään sellaisiin kuormituksiin, joilla vesistöjen tila pysyy hyvänä HELCOM-tavoite pienentää Suomen fosforikuormitusta Suomenlahteen n.350 t / vuosi on haasteellinen toteuttaa: Toimenpiteet täytyy kohdistaa tehokkaimmalla tavalla Toimenpiteet jouduttaneen määrittelemään peltolohkotasolla

Termistöä 3.4.2017 Typen mineralisaatio = orgaanisen aineksen hajotessa orgaaninen typpi muuttuu mineraalitypeksi (lähinnä ammonium-typeksi). Mineraalityppi on orgaanista typpeä käyttökelpoisempi kasveille, mutta myös alttiimpi huuhtoutumiselle. Typen nitrifikaatio = ammonium-typpi (NH3-N) muuttuu nitraatti-typeksi (NO3-N), joka huuhtoutuu maasta helpommin kuin ammonium-typpi Mineralisaatio ja nitrifikaatio ovat mikrobiologisia prosesseja, jotka nopeutuvat lämpötilan noustessa Typpi- ja fosforitaseissa panoksiin lasketaan peltoon laitettujen lannoitteiden, lannan ja siementen sisältämät ravinteet. Taseen tulos saadaan vähentämällä näiden panosten käytöstä sadon mukana pellolta poistuva typpi- ja fosforimäärä.

Lannoitusmäärä ja sadon mukana poistuva fosforimäärä Lannoitusmäärä ja sadon mukana poistuva fosforimäärä. - nykytilanteen P-luku korkeampi kuin Viljavuuspalvelun 3.4.2017