Maatalousmaiden dityppioksidi- ja typpimonoksidipäästöt

Abstract

Maaperä on merkittävä dityppioksidi- ja typpimonoksidipäästöjen lähde. Molempia kaasuja syntyy maassa nitrifikaation ja denitrifikaation sivutuotteina. Dityppioksidi (N2O) on voimakas kasvihuonekaasu alailmakehässä ja osallistuu otsonia tuhoaviin kemiallisiin reaktioihin yläilmakehässä. Typpimonoksidi (NO) on reaktiivinen yhdiste, joka osallistuu alailmakehässä otsonia ja happamia yhdisteitä tuottaviin kemiallisiin reaktioihin.

Dityppioksidipäästöjä mitattiin kolmelta eri viljelymaalta (turve, hieta, savi), ja NO-päästöjä kahdelta viljelymaalta (turve, savi) touko-marraskuussa 2000. Koekentillä viljeltiin nurmea, ohraa ja perunaa. Dityppioksidipäästöjä mitattiin staattisella kammiomenetelmällä ja NO-päästöjä dynaamiselle kammiomenetelmällä. Viljelymaista mitattiin säännöllisesti myös maan kosteus, lämpötila, pH, mineraalityppipitoisuus ja nitrifioivien bakteerien aktiivisuus. Kenttäkokeiden lisäksi eri viljelymaiden N2O-tuottoprosesseja tutkittiin laboratorio-oloissa.

Turvemaan kumulatiiviset N2O-päästöt (6,4 kg N2O-N ha-1) olivat noin kahdeksankertaiset verrattuna hietamaan päästöihin (0,8 kg N2O-N ha-1) ja lähes kuusinkertaiset verrattuna savimaan päästöihin (1,1 kg N2O-N ha-1). Dityppioksidipäästöjen ajallinen vaihtelu oli samansuuntaista kaikilla maalajeilla: N2O-päästöt kasvoivat kesällä toukokuun päästöistä ja saavuttivat maksimin elo-syyskuussa. Tämän jälkeen päästöt laskivat vähitellen ja pysyivät melko tasaisina marraskuun loppuun asti. Kasvilajien välillä ei havaittu suuria eroja N2O-päästöissä millään maalajilla.

Typpimonoksidipäästöt ja NO- ja N2O-päästöjen suhde (NO/N2O) oli suurempi savimaalla kuin turvemaalla. Savimaan korkea NO/N2O –suhde oli tunnusomainen nitrifioiville bakteereille. Turvemaalla N2O-päästöt olivat huomattavasti NO-päästöjä suuremmat, jolloin NO/N2O –suhde oli pieni. Siten denitrifikaation arveltiin olevan merkittävämpi N2O- ja NO-kaasujen tuottoprosessi turvemaassa.

Turvemaan suuret N2O-päästöt liitettiin maan korkeaan orgaanisten hiiliyhdisteiden ja typen pitoisuuksiin, jolloin maan olosuhteet ovat otolliset denitrifikaatiolle. Turve- ja hietamaalla N2O-päästöt korreloivat positiivisesti maan kosteuspitoisuuden ja maan lämpötilan kanssa. Turvemaalla positiivinen korrelaatio havaittiin myös N2O-päästöjen ja maan nitraatti-pitoisuuden välillä. Inkubaatiokokeet osoittivat, että nitrifikaatio on denitrifikaation ohella merkittävä N2O-päästöjä aiheuttava prosessi kaikissa tutkituissa maissa. Nitrifikaation osuus hapellisten maiden N2O-tuotosta oli savimaalla jopa 37 %, hietamaalla 31 % ja turvemaalla 29 % dityppioksidin kokonaistuotosta.