Kosteikkosedimentin soveltuvuus fosforin pidätykseen pintavalunnasta

Abstract

Maatalouden pintavalunnan ravinnehuuhtoutumat ovat yksi suurimmista hajakuormituksen lähteistä aiheuttaen vesistöjen ravinnekuormitusta. Maatalouden vesiensuojelukosteikkojen tarkoituksena on vähentää pellolta kulkeutuvia ravinteita. Kosteikon laskeutusaltaisiin kertyy hienojakoista sedimenttiä, johon on sitoutunut paljon fosforia. Sedimentillä ei ole kasviravitsemuksellista merkitystä, mutta suuren P-pidätyskapasiteetin johdosta sitä voidaan käyttää ehkäisemään P:n huuhtoutumista runsaasti P:a sisältävissä maissa. Tämän pro gradu –tutkielman tavoitteena oli selvittää kosteikkosedimentin hyödynnettävyyttä helppoliukoista fosforia sisältävän maan kunnostuksessa (esim. karjan ruokintapaikat) ja siten vähentää fosforia valumavedessä ja hillitä maatalouden vesistökuormitusta. Tutkimuskohteina oli kaksi runsaasti helppoliukoista fosforia sisältävää peltomaata (Rehtijärvi ja Ojainen), joihin on sekoitettu Liedonperän maatalouskosteikon sedimenttiä eri seossuhteilla (0; 2; 5; 10 ja 50 %). Lisäksi samoja koemaita käytettiin erillisessä sadetuskokeessa, ja tässä työssä tutkittiin maiden fosforinpidätysominaisuuksia ennen ja jälkeen sadetuksen. Sedimentti-maa -seosten hyödynnettävyyttä maan kunnostuksessa tutkittiin analysoimalla koemaiden perusominaisuudet, uuttamalla epäorgaanisen fosforin fraktiot ja heikosti kiteytyneiden oksidit sekä määrittämällä sorptio-desorptioisotermit.

Kosteikon sedimentissä fosfori oli pääosin sitoutunut raudan oksideihin (NaOH-P), jonka liikkuvuus riippuu hapetus-pelkistys –olosuhteista. Rehtijärven hietamaa sisälsi suhteellisen paljon helppoliukoista (NH4Cl-P) fosforia, mutta fraktio pieneni sedimenttiä lisätessä. Ojaisten maa oli ominaisuuksiltaan samankaltainen kuin sedimentti ja vaikka sedimentin lisääminen näkyi Ojaisten maissa, eivät vaikutukset olleet Rehtijärven suuruisia. Tämä johtuu Rehtijärven alun perin suuresta fosforipitoisuudesta ja vähäisestä oksidipitoisuudesta kun taas Ojaisten maan fosforipitoisuus on pienempi, mutta oksidipitoisuus suuri. Sorptio-desorptio -kuvaajat todettiin sorptiokapasiteettia- ja indeksiä herkemmäksi menetelmäksi pieniä sedimenttieroja sisältävien maiden tutkimiseen ja jo 5 %:n sedimenttilisäys selvästi pienensi P:n desorptiota koemaissa. Oksidipinnan lisääminen tuottaa pidempiaikaisen vaikutuksen Fe- ja Al-oksidien sitoutuessa maaperään lisäten P-pidätystä. Sedimentissä olevat suolat lisäävät fosforin sitoutumista, mutta vaikutus on lyhytaikaista, sillä helppoliukoiset suolat huuhtoutuvat pois maaperästä sadetuksen kuluessa.

Kosteikkosedimentillä on suuri potentiaali pidättää fosforia pintavalunnasta ja sedimenttiä pystyisi hyödyntämään runsaasti helppoliukoista fosforia sisältävien maiden fosforinpidätykseen esimerkiksi ojasuodattimen tai suodatinkerroksen rakentamisella eläinten jaloittelutarhaan. Tämän työn ja sadetuskokeen perusteella sopiva sedimenttilisäys maahan on noin 5 %.